Salto quântico: como os sensores quânticos estão revolucionando a robótica

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O recente filme do Homem-Formiga fez um ótimo trabalho ao colocar a luz quântica, mas o futuro da ciência quântica brilha ainda mais que a ficção. Uma aplicação, os sensores quânticos, já é a base de alguns dos sistemas e tecnologias mais importantes do nosso mundo – os sistemas de posicionamento global (GPS) e os scanners de ressonância magnética (MRI) são excelentes exemplos.

Quântico sensores e IA quântica são apenas o começo: os robôs agora também estão recebendo tratamento com sensores quânticos. Os sensores quânticos irão turbinar a forma como os robôs funcionam e como os aplicamos aos importantes desafios do século XXI.

A tecnologia moderna está repleta de sensores que medem calor, luz, movimento, pressão ou outros aspectos do ambiente físico. Os sensores quânticos acrescentam algo novo. Eles usam as propriedades quânticas de como as partículas se comportam em escala atômica para detectar pequenos movimentos ou mudanças nos campos gravitacionais, elétricos ou magnéticos.

Por trabalharem em uma escala tão pequena, os sensores quânticos podem medir a luz ou outros fenômenos observáveis ​​com extrema precisão. Isso também significa que eles podem fornecer uma medição altamente precisa e estável, pois medem propriedades como a estrutura dos átomos ou os spins das partículas atômicas, que nunca mudam.

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Essa precisão e confiabilidade tornam os sensores quânticos muito úteis. Eles garantem que o tique-taque dos relógios atômicos permaneça fiel ao ritmo do tempo, uma qualidade que os coloca no centro do GPS e de outros sistemas de posicionamento, navegação e cronometragem (PNT). Eles também são amplamente utilizados em scanners de ressonância magnética para fornecer aos médicos imagens de diagnóstico detalhadamente detalhadas. E também estão a ajudar a melhorar os dados ambientais disponíveis aos cientistas e à indústria, um aspecto vital dos esforços globais de sustentabilidade.

É importante mencionar, porém, que às vezes ser tão preciso e sensível pode ser menos útil. Isso porque resulta em muito ruído nos dados. Dados ruidosos são um desafio que equipas como a nossa equipa de ciência de dados quânticos da EY estão a enfrentar através da implementação de IA para separar os insights do ruído.

Na verdade, combinar a detecção quântica com outras tecnologias é uma estratégia com muito potencial. A detecção quântica e a robótica são um bom exemplo. O pequeno tamanho da maioria dos sensores quânticos, além de sua alta sensibilidade, já levou ao seu uso como elementos sensores táteis em cabos de fibra óptica para braços robóticos – ajudando o braço robótico a perceber seu ambiente, detectando informações precisas sobre pressão, vibração, temperatura ou textura.

Outras aplicações potenciais desta combinação poderosa também estão surgindo. Por exemplo, estamos começando a ver sensores quânticos combinados com robôs móveis. Informações sobre o ambiente detectadas pelos sensores, como pequenas mudanças de temperatura ou campos magnéticos, podem permitir ao robô realizar movimentos e decisões mais precisas, bem como coletar dados valiosos para outros fins.

Nós mesmos testamos isso anexando um sensor quântico ao Spot, um robô quadrúpede projetado para se movimentar e coletar dados. O sensor quântico que testamos foi projetado para medir o tipo de luz que influencia o crescimento das plantas, chamada radiação fotossinteticamente ativa (PAR). Mais precisamente, o sensor mede o número de fótons fotossinteticamente ativos em um determinado local em um determinado momento para ver quanto PAR uma planta naquele local receberia.

Como o sensor é robusto e confiável em ambientes como estufas iluminadas artificialmente, tanto subaquáticas quanto subterrâneas, conectá-lo a robôs móveis como o Spot tem um potencial valioso na agricultura, onde o monitoramento e o gerenciamento da luz são vitais. Também poderia ajudar a modelar bioecossistemas emergentes em grande escala, como plantações no deserto ou quintas subterrâneas, para ajudar a utilizá-los na segurança alimentar global.