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양자 센싱 기술이 미세한 자기장 변동을 측정
안녕하세요!!
양자 센싱 기술이 미세한 자기장 변동을 측정하여 초정밀 의료 진단 및 지하 자원 탐사에 활용되는 메커니즘은 무엇인가요?
3개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.
양자 센서는 원자나 전자의 에너지 상태가 아주 작은 자기장 변화에도 민감하게 변하는 성질을 이용합니다. 자기장이 변하면서 전자의 스핀이나 원자 에너지 준위가 조금 달라지는데, 이를 레이저나 마이크로파, 전기신호로 읽어서 자기장의 세기와 방향을 측정하는 것입니다.
의료에서는 뇌와 심장의 전기활동이 만드는 미세한 자기장을 측정해서 MEG나 심자도 같은 검사에도 활용할 수 있다고 알려져 있고, 말씀하신 지한 탐사에서는 암석과 광물의 자성 차이로 생기는 미세한 지자기 이상을 측정해서 광체나 지질구조의 위치를 추정하는 데 도움이 될 수 있습니다.
물론 주변 전자기 잡음과 온도, 진동의 영향을 크게 받을 수 있기 때문에 차폐와 정밀한 보정기술이 함께 필요합니다. 제 생각에는 양자 센싱의 핵심은 기존 센서로는 잡기 어려운 아주 작은 물리 변화를 양자상태의 변화로 확대해서 읽어낼 수 있다는데 있는 것 같습니다.
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채택된 답변안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.
작성해 주신 다른 질문 사항과 동일한 내용인데 양자 센싱은 다이아몬드 센터나 양자 스핀 상태가 미세하게 자기장에 반응하는 원리를 이용하죠. 그래서 에너지 전이 변화를 레이저나 또는 광학 장비로 추적을 하고 그 자기장 흔적을 검출하는 겁니다. 의료 분야에서는 뇌공학이나 심장 공학에서 발생하는 미세하지만 존재하는 전자기신호를 잡아냅니다. 그래서 질병을 미리 포착하죠. 그리고 지하 탐사에서는 투과율로 자기 차이를 밝혀내서 자원을 찾아냅니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
양자 센싱 기술은 다이아몬드 NV 센터나 초전도 양자 간섭 장치 내부의 양자 상태가 미세한 외부 자기장 변동에 맞춰 정밀하게 세세시온 하거나 위상이 변하는 양자 중첩 및 얽힘 현상을 기반으로 작동합니다 이때 정밀하게 조정된 레이저나 전자기파를 조사하여 양자 상태의 변화량을 빛이나 전류 신호로 읽어냄으로써 기존 센서로는 측정할 수 없는 아주 미세한 테슬라 단위를 상회하는 자기장 변동을 실시간 측정합니다 의료 진단 분야에서는 뇌나 심장에서 발생하는 초미세 생체 자기장을 비침습적으로 측정해 심뇌혈관 질환이나 신경계 질환을 정밀 탐지하며 자원 탐사에서는 지각 내부 구조에 따른 국소적 자기장 변화를 분석해 지하 자원이나 가스층 위치를 정확히 판별합니다 결과적으로 외부 물리량에 극도로 민감한 양자 상태의 반응을 디지털 신호로 정밀 복원해 극한 환경과 생체 내부의 미세 지형도를 그려 내는 메커니즘입니다