Bond quantique : comment les capteurs quantiques révolutionnent la robotique

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Le récent film Ant-Man a fait un excellent travail en mettant le quantique en lumière, mais l’avenir de la science quantique brille encore plus que la fiction. Une application, les capteurs quantiques, constitue déjà la base de certains des systèmes et technologies les plus importants de notre monde – les systèmes de positionnement global (GPS) et les scanners d’imagerie par résonance magnétique (IRM) en sont de parfaits exemples.

Quantum les capteurs et l’IA quantique ne sont qu’un début : les robots bénéficient désormais également du traitement des capteurs quantiques. Les capteurs quantiques dynamiseront le fonctionnement des robots et la manière dont nous les appliquerons aux défis importants du 21e siècle.

La technologie moderne regorge de capteurs qui mesurent la chaleur, la lumière, le mouvement, la pression ou d’autres aspects de l’environnement physique. Les capteurs quantiques ajoutent quelque chose de nouveau. Ils utilisent les propriétés quantiques du comportement des particules à l’échelle atomique pour détecter d’infimes mouvements ou changements dans les champs gravitationnels, électriques ou magnétiques.

Parce qu’ils fonctionnent à une si petite échelle, les capteurs quantiques peuvent mesurer la lumière ou d’autres phénomènes observables avec une extrême précision. Cela signifie également qu’ils peuvent fournir une mesure très précise et stable, car ils mesurent des propriétés telles que la structure des atomes ou les spins des particules atomiques, qui ne changent jamais.

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Cette précision et cette fiabilité rendent les capteurs quantiques très utiles. Ils veillent à ce que le tic-tac des horloges atomiques reste fidèle au rythme du temps, une qualité qui les place au cœur du GPS et d'autres systèmes de positionnement, de navigation et de chronométrage (PNT). Ils sont également largement utilisés dans les scanners IRM pour fournir aux cliniciens des images diagnostiques finement détaillées. Et ils contribuent également à améliorer les données environnementales mises à la disposition des scientifiques et de l’industrie, un aspect essentiel des efforts mondiaux en matière de développement durable.

Il est important de mentionner, cependant, que parfois être aussi précis et sensible peut être moins utile. C'est parce que cela entraîne beaucoup de bruit dans les données. Les données bruyantes sont un défi que des équipes comme notre équipe de science des données quantiques d’EY relèvent en mettant en œuvre l’IA pour séparer les informations du bruit.

En fait, combiner la détection quantique avec d’autres technologies est une stratégie pleine de potentiel. La détection quantique et la robotique en sont un bon exemple. La petite taille de la plupart des capteurs quantiques, ainsi que leur haute sensibilité, ont déjà conduit à leur utilisation comme éléments de détection tactile dans les câbles à fibres optiques des bras robotiques – aidant le bras du robot à percevoir son environnement en détectant des informations précises sur la pression, les vibrations, la température ou texture.

D’autres applications potentielles de cette puissante combinaison émergent également. Par exemple, nous commençons à voir des capteurs quantiques combinés à des robots mobiles. Les informations sur l'environnement détectées par les capteurs, telles que de petits changements de température ou de champs magnétiques, peuvent permettre au robot d'effectuer des mouvements et des décisions plus précis, ainsi que de collecter des données précieuses à d'autres fins.

Nous l'avons testé nous-mêmes en attachant un capteur quantique à Spot, un robot quadrupède conçu pour se déplacer et collecter des données. Le capteur quantique que nous avons testé est conçu pour mesurer le type de lumière qui influence la croissance des plantes, appelé rayonnement photosynthétiquement actif (PAR). Plus précisément, le capteur mesure le nombre de photons photosynthétiquement actifs à un endroit particulier à un moment donné pour voir quelle quantité de PAR une plante à cet endroit recevrait.

Étant donné que le capteur est robuste et fiable dans des environnements tels que les serres éclairées artificiellement, sous l'eau comme sous terre, sa fixation à des robots mobiles comme Spot présente un potentiel précieux dans l'agriculture, où la surveillance et la gestion de la lumière sont vitales. Cela pourrait également aider à modéliser les bioécosystèmes émergents à grande échelle, tels que les plantations dans le désert ou les fermes souterraines, afin de les utiliser pour répondre à la sécurité alimentaire mondiale.