Kuantum sensörleri klasik görevlilerine kıyasla önemli ölçüde artan hassasiyet sunar veya hatta yeni algılama özelliklerini tamamen mümkün kılar. Atom saatleri, kuantum manyetometreler, kuantum jiroskoplar ve daha fazlası dahil olmak üzere birçok endüstrinin kuantum algılama yeniliklerinden yararlanması beklenmektedir.
Bununla birlikte, bir laboratuvar prototipinden kuantum sensörlerini ticari bir ürüne getirmek, boyut, ağırlık, güç ve maliyet (veya kısaca Swap-c) optimizasyonu gerektirir. IDTechex’in son raporunda araştırıldığı gibi, “Kuantum Sensörleri Pazarı 2025-2045: Teknoloji, Eğilimler, Oyuncular, Tahminler”, bunu başarmak için en başarılı yaklaşım, yüksek derecede ölçeklenebilir yarı iletken üretim süreçlerinde mümkün olduğunca fazla sensörün üretimidir. Kuantum algılaması için gerekli bileşenlerin daha verimli üretimini sağlayarak, değer zincirine entegre olan yarı iletken FAB’ler en çok ödül alacaktır.
Atomik interferometriye dayalı tipik bir atomik saatte veya diğer kuantum sensöründe özel bileşenlerin üretilmesinde yarı iletken imalat fırsatları. Kaynak: IdTechex
Buhar hücreleri birçok kuantum sensörünün kalbindedir
Cam buhar hücreleri, lazerlerin içerdiği bir atomik gaz örneği ile etkileşime girmesini sağlar. Atomik interferometri kullanan kuantum sensörlerinin kalbindedirler. Bunlar erken aşamalı kuantum RF sensörleri, ivmeölçerler ve jiroskoplar, aynı zamanda daha gelişmiş Chip ölçekli atomik saatler ve OPM’ler (optik olarak pompalanan manyetometreler) içerir. Buhar hücrelerinin ölçeklenebilir üretimi, bu kuantum sensörlerinin kütle üretimi için hayati önem taşır.
Cam üfleme, buhar hücrelerinin üretimi için geleneksel tekniktir ve cam üfleme küresel buhar hücrelerini mikrofabrikize etmek için kullanılabilirken, kavisli yüzeyleri gelen ışığı dağıtmaktadır ve ne kadar küçük imal edilebileceklerinin bir sınırı vardır.
Bunun yerine, gofret ölçekli yarı iletken üretim süreçlerinde buhar hücrelerinin üretimi gösterilmiştir ve kuantum sensörleri için yüksek derecede düzenli buhar hücreleri üretme potansiyeline sahiptir. Bu işlem, her hücre boşluğunun bir cam gofretine aşındırılmasını içerir; Bu alan, alternatif camların kullanımı, çeşitli aşındırma ve bağlanma teknikleri ve koruyucu veya özellik artırıcı ince film kaplamaları dahil olmak üzere yenilikler açısından zengindir.
Lazer teknolojisindeki gelişmeler kuantum sensörleri için çok önemlidir
Kuantum sensörlerinde en yaygın kullanılan bileşenlerden biri lazerdir. Tutarlı, dar bant ışığı, elmastaki atom durumlarını ve azot-boşluk merkezlerini manipüle etmek için hayati öneme sahiptir. Bununla birlikte, lazerlerin boyutunu ve maliyetini azaltırken gerekli dalga boylarında stabilite ve gücün korunması çok zordur. Lazer teknolojisindeki yenilikler, telekomlar, tıbbi cihazlar, LiDAR ve daha fazlası dahil olmak üzere Quantum Tech’in ötesinde endüstrileri etkiler.
Dikey boşluk yüzeyi yayan lazerler (VCSELS), gofret ölçeğinde kütle fabriklaşabilen bir tür yarı iletken lazer diyottur. Geleneksel kenar yayan yarı iletken lazerlerin aksine, VCSELS, doğrudan çipten çıkmış, üst yüzeylerine dik bir ışın yayar. Üretim ve testlerin avantajlarına ek olarak, bu, diğer bileşenlerin doğrudan VCSEL’in üstüne istiflenmesine izin vererek Chip ölçek kuantum sensörlerini sağlar.
1970’lerin sonlarında icat edilmiş olmalarına rağmen, 2010’ların sonlarında akıllı telefonlarda VCSEL’lerin tanıtılması ve otomotiv kızılötesi kameralarda ve veri merkezleri için ara bağlantılarda artan kullanımları, VCSELS’e olan talebin son yıllarda önemli ölçüde arttığı anlamına geliyor. Diğer uygulamalarda artan yaygınlıkları, doğrudan odaklanmış SWIR (900-1550nm) ışık kaynakları gerektiren Gas LiDAR gibi kuantum görüntüleme teknolojilerine doğrudan fayda sağlar.
Bununla birlikte, atomik kuantum sensörleri için VCSELS biraz farklı gereksinimlere sahiptir. İlgili atomik geçişleri kontrol etmek için gereken dalga boyları tipik olarak 700-900nm aralığında bulunur ve çevresel değişikliklere karşı yüksek stabiliteye sahip dar bir çizgi genişliği genellikle gereklidir.
Buna rağmen, mikrodalga çip ölçekli atom saatleri, VCSEL’ler ve mikrofabrik buhar hücreleri kullanarak kitle üretiminde başarı görmüştür. Kuantum algılama pazarı olgunlaştıkça, VCSELS gibi çip ölçekli lazer diyotlar, çip ölçekli kuantum jiroskopları, ivmeölçerler ve yeni nesil atomik saatleri sağlamak için gerekli olacaktır.
TrumpF gibi yerleşik şirketlerin yanı sıra III-V EPI ve ICS (entegre bileşik yarı iletkenler) gibi spinouts şimdi özellikle kuantum algılama pazarı için VCSELS geliştirdi. Büyük yarı iletken FAB’lerin yeteneklerini lazer teknolojisindeki yeniliklerle birleştirmek, kuantum sensörlerini ticarileştirmek için anahtar olacaktır.
Tavuk ve Yumurta Sorunu
Kuantum sensörleri ve daha geniş kuantum teknolojileri için özel bileşenler, tekrar eden bir sorunla karşı karşıyadır: Yüksek üretim maliyetleri, nihai ürünlerin adreslenebilir pazarını sınırlar ve bu da maliyetleri düşürmek için üretimin ölçeklendirilmesini sınırlar.
Kuantum teknolojileri son zamanlarda araştırmalardan çıkmıştır, genellikle şirket içinde veya yerel bir araştırma tesisinde yapılan özel bileşenlerin küçük parti üretimine dayanmaktadır. Daha ucuz olan mevcut bileşenler, son derece hassas kuantum sistemlerini kontrol etmede gereken hassasiyet seviyesi nedeniyle genellikle bir seçenek değildir.
Buhar hücrelerinin gofret ölçekli üretimi için en büyük engel, seri üretimlerini haklı çıkarmak için gereken ölçeğe ulaşmaktır. Bu kompleks, çok aşamalı işlemin küçük grupları için üretim maliyetleri şu anda yüksektir ve buhar hücreleri, kuantum algılamanın ötesinde nispeten niş uygulamalara sahiptir.
Bunu ele almak için, ortaya çıkan kuantum teknolojileri için yarı iletken üretiminin gelişimini desteklemek için endüstri ve akademi bir araya getiren girişimler başlatılıyor. Üretim tesislerini “kuantum dökümhanelerine” merkezileştirmek daha verimli bir çözüm sunar ve kuantum endüstrisinde diyalogun teşvik edilmesi, ölçeklenebilir üretime daha hızlı bir yol için bileşenlerin şirket içi geliştirilmesi için harcanan kaynak miktarını azaltabilir.
Pazar görünümü ve gelecekteki gelecek
Atomik saatlerin çip ölçekli minyatürleştirilmesi, buhar hücreleri ve VCSEL’lerin üretimindeki yenilikler yoluyla zaten elde edilmiştir. Örneğin, mikroçip, 2011’den bu yana bu bileşenleri kullanarak 2011’den bu yana çip ölçekli mikrodalga fırın (sezyum ve rubidyum) atomik saatlerini ticarileştirmiştir ve diğer kuantum sensörlerinin kütle üretimine geçiş yapması için bir plan sağlar.
İleriye baktığımızda, yarı iletken dökümhaneler kuantum sensörleri için değer zincirinde kilit oyuncu olma fırsatına sahiptir. Kuantum sensörleri için üretim maliyetlerini azaltmak için şimdi yatırım yapmak, yakın gelecekte daha büyük erişilebilir pazarların kilidini açabilir. Bu potansiyel pazarlar, zaman işleme, manyetik alan (uzak akım) algılama ve hepsi kuantum sensörleri aracılığıyla elde edilebilen atalet algılama dahil olmak üzere daha iyi algılama çözümleri için somut bir talepten kaynaklanmaktadır.
“Kuantum Sensörleri Pazarı 2025-2045: Teknoloji, Eğilimler, Oyuncular, Tahminler” raporu, özel bir bölümde kuantum sensörleri için bileşenlerin ayrıntılarını araştırmanın yanı sıra, SWOT analizleri, teknoloji yol haritaları ve 40’ın üzerinde şirket profilini içeren araştırmalara dayanan 20 farklı kuantum sensöründe bağlam ve tahminler sağlıyor.
İndirilebilir örnek sayfalar da dahil olmak üzere bu IDTechex raporu hakkında daha fazla bilgi edinmek için lütfen www.idtechex.com/quantumSensors adresini ziyaret edin.
IDTechex’ten elde edilen Kuantum Technologies pazar araştırmasının tam portföyü için lütfen www.idtechex.com/research/quantum’a bakın.
__
İdtechex hakkında
IdTechex, gelişmekte olan teknolojiler ve pazarları hakkında güvenilir bağımsız araştırmalar sağlar. 1999’dan beri müşterilerimizin yeni teknolojileri, tedarik zincirlerini, pazar gereksinimlerini, fırsatlarını ve tahminlerini anlamalarına yardımcı oluyoruz. Daha fazla bilgi için [email protected] ile iletişime geçin veya www.idtechex.com adresini ziyaret edin.
Medya İletişim:
Julie Martin
Yönetim asistanı
+44 (0) 1223 812300
Sosyal Medya Bağlantıları:
X: www.twitter.com/idtechex
LinkedIn: www.linkedin.com/company/idtechex/
Reklam
LinkedIn Group Bilgi Güvenlik Topluluğumuza katılın!