به نقل از «فرارو»

تصویربرداری از اعماق تاریک اقیانوس با لیدار کوانتومی

تاریخ انتشار: ۱۸ اردیبهشت ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۷۷۰۲۶۴۷

یک فناوری جدید کوانتومی می‌تواند به مدل‌سازی و تصویربرداری از مکان‌های صعب‌العبور مانند خطوط لوله زیر آب و تاسیسات واقع در اعماق دریا کمک کند.

به گزارش ایسنا، پژوهشگران دانشگاه هریوت-وات (Heriot-Watt) و دانشگاه ادینبرو (Edinburgh) در یک پیشرفت قابل توجه صنعتی، یک سیستم لیدار (LIDAR) را توسعه داده‌اند که از فناوری تشخیص کوانتومی برای به دست آوردن تصاویر سه بعدی در لحظه در حالی که کاملاً در زیر آب غوطه‌ور است، استفاده می‌کند و می‌تواند اطلاعات سه بعدی و جزئی را حتی در شرایط بسیار کم‌نور زیر آب ثبت کند.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

لیدار یا لایدار یکی از فناوری‌های سنجش از راه دور است که با تاباندن لیزر به هدف و تجزیه و تحلیل نور بازتاب‌شده، فاصله را اندازه می‌گیرد. لیدار مشابه رادار است که بعضی اوقات نیز رادار لیزری نامیده می‌شود. اختلاف اصلی لیدار و رادار، طول موج‌های تابشی مورد استفاده است. رادار از طول موج‌هایی در ناحیه رادیویی استفاده می‌کند در حالی که لیدار طول موج‌های لیزری را به کار می‌برد.

روش متداول برای تعیین فاصله تا یک جسم یا سطح، مانند فناوری رادار که از امواج رادیویی استفاده می‌کند و فاصله تا جسم با اندازه‌گیری اختلاف زمانی بین ارسال پالس و دریافت پالس بازتابی تعیین می‌کند، استفاده از پالس‌های لیزر است. فناوری لیدار در زمین‌سنجی، ژئوماتیک، زمین‌شناسی، زمین ریخت شناسی، لرزه سنجی، جنگل‌داری، ارزیابی فاصله دور و فیزیک هواشناسی کاربرد دارد.

غوطه‌ور کردن سیستم‌های لیدار در آب کار آسانی نیست، زیرا آب می‌تواند نور را محدود و ذرات را پراکنده کند و این، گرفتن تصاویر واضح را دشوار می‌کند. با این حال، تشخیص تک فوتون که یک تکنیک مبتنی بر کوانتوم است، اجازه نفوذ بسیار بالا را می‌دهد و حتی در شرایط نور کم نیز کار می‌کند.

پژوهشگران در آزمایش‌های اخیر خود که در مجله Optics Express توضیح داده شده است، یک سیستم لیدار تک فوتونی را در یک مخزن بزرگ آب قرار دادند تا یک تصویر سه‌بعدی در لحظه از صحنه مورد نظر آن‌ها ایجاد کنند. این فناوری به پژوهشگران اجازه می‌دهد تا صحنه را حتی در شرایط نور کم تصویر کنند که یک مزیت قابل توجه برای کاربرد‌های زیر آب است.

این سیستم لیدار جدید از یک منبع لیزر پالسی سبز برای روشن کردن صحنه مورد نظر استفاده می‌کند و مجموعه‌ای از آشکارساز‌های تک فوتونی نور منعکس شده را تشخیص می‌دهند که امکان تشخیص فوق سریع در شرایط نور کم را فراهم می‌کند و زمان اندازه‌گیری را در محیط‌های کم‌فوتون مانند آب تا حد زیادی کاهش می‌دهد.

پژوهشگران با اندازه‌گیری زمان رفت و برگشت نور با زمان‌بندی پیکوثانیه می‌توانند به طور معمول جزئیات میلی‌متری اهداف موجود در صحنه را تصویر کنند.

این رویکرد همچنین به آن‌ها اجازه می‌دهد فوتون‌های منعکس‌شده توسط هدف را از فوتون‌های منعکس‌شده توسط ذرات در آب تشخیص دهند و به ویژه برای انجام تصویربرداری سه‌بعدی در آب‌های بسیار کدر که پراکندگی نوری می‌تواند کنتراست (تضاد) و وضوح تصویر را از بین ببرد، مناسب است.

کاربرد‌های لیدار کوانتومی

این واقعیت که این رویکرد به هزاران آشکارساز تک فوتونی نیاز دارد که همگی صد‌ها رویداد در ثانیه تولید می‌کنند، بازیابی و پردازش داده‌های لازم برای بازسازی تصویر سه‌بعدی در زمان کوتاه، به ویژه برای کاربرد‌های زنده و در لحظه را بسیار چالش‌برانگیز می‌کند. با این حال، این گروه پژوهشی الگوریتم‌هایی را به طور خاص برای تصویربرداری در شرایط پراکندگی بالا توسعه داده و آن‌ها را در ارتباط با سخت افزار واحد پردازش گرافیکی (GPU) استفاده کرده است.

آرورا ماکارون، پژوهشگر دانشگاه هریوت-وات، کاربرد‌های بالقوه این فناوری را این گونه توضیح می‌دهد: این فناوری می‌تواند برای طیف گسترده‌ای از کاربرد‌ها مفید باشد. به عنوان مثال می‌توان از آن برای بازرسی تاسیسات زیر آب، مانند کابل‌های مزرعه بادی زیر آب و ساختار توربین‌ها زیر آب استفاده کرد. لیدار زیر آب همچنین می‌تواند برای نظارت یا بررسی سایت‌های باستان‌شناسی زیر آب و برای کاربرد‌های امنیتی و دفاعی استفاده شود.

وی در ادامه گفت: هدف این کار این است که فناوری‌های تشخیص کوانتومی را برای کاربرد‌های زیر آب در دسترس قرار دهد، به این معنی که ما بتوانیم صحنه مورد نظر خود را در شرایط بسیار کم‌نور تصویر کنیم. این فناوری روی استفاده از کابل‌های دریایی و تاسیسات انرژی تاثیر می‌گذارد. این فناوری همچنین می‌تواند امکان نظارت را بدون حضور انسان فراهم کند که به معنای آلودگی کمتر و حضور کمتر تهاجمی در محیط‌های دریایی است.

فناوری جدید این گروه پژوهشی با برخی از پیشرفت‌های مهم در فناوری حاصل شده است. ماکارون می‌گوید: دانشگاه هریوت-وات سابقه‌ای طولانی در توسعه روش‌های تشخیص تک فوتونی و پردازش تصویر داده‌های تک فوتونی دارد که به ما امکان می‌دهد تصویربرداری تک فوتونی پیشرفته را در شرایط بسیار چالش برانگیز ممکن کنیم.

وی افزود: دانشگاه ادینبرو نیز به پیشرفت‌های اساسی در طراحی و ساخت آرایه‌های آشکارساز تک فوتونی دست یافته است که به ما امکان ساخت سیستم‌های تصویربرداری فشرده و قوی بر اساس فناوری‌های تشخیص کوانتومی را می‌دهد.

این سیستم لیدار با استفاده از فناوری تشخیص کوانتومی در تصویربرداری زیر آب که کاربرد‌های بالقوه زیادی دارد، کاربرد‌های بالقوه زیادی را نشان داده است. کار این گروه پژوهشی روش جدیدی برای ثبت تصاویر سه بعدی در لحظه در زیر آب فراهم می‌کند و پنجره‌های زیادی را به روی آینده باز می‌کند.

منبع: فرارو

کلیدواژه: تصویربرداری اعماق اقیانوس برای کاربرد تشخیص کوانتومی سیستم لیدار سه بعدی زیر آب

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت fararu.com دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «فرارو» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۷۷۰۲۶۴۷ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

استرالیا نخستین رایانه کوانتومی کاربردی جهان را می سازد

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از اینترستینگ انجینرینگ، دولت فدرال استرالیا و دولت ایالت کویینزلند حدود یک میلیارد دلار استرالیایی (۶۰۰ میلیون دلار آمریکایی) در یک استارت آپ رایانش کوانتومی به نام PsiQuantum سرمایه گذاری کرده اند تا نخستین رایانه کوانتومی مفید و کاربردی جهان را بسازند.

رایانش کوانتومی تاکنون به طور کلی فعالیتی مخصوص بخش خصوصی بوده که شرکت های بزرگ فناوری مانند گوگل، آی بی ام، مایکروسافت میلیون ها دلار در توسعه آن سرمایه گذاری کرده اند. جرمی اوبراین و تری رودلف محققان استرالیایی PsiQuantum را تاسیس کرده اند.

هرچند شرکت های درگیر ساخت رایانه های کوانتومی معتقدند نسل جدید این فناوری می تواند به سرعت مشکلات را حل کند اما تلاش های اولیه آنها برای نشان دادن عملکرد آن کاملاً با مشکلات دنیای واقعی فاصله دارد.

کتی فولی محقق ارشد این پروژه در این باره می گوید: رایانه های کوانتومی به زودی می توانند به بخشی از زندگی روزمره تبدیل شوند و شیوه حل مشکلات مانند یافتن مسیرهای حمل ونقل، سازماندهی بنادر یا کنترل لجستیک برای المپیک ۲۰۳۲ بریزبن را دگرگون کند.

PsiQuantum اعلام کرده نخستین رایانه کوانتومی خطاپذیر جهان را می سازد که بدون خطا و برخلاف رایانه های کوانتومی فعلی است. این امر سبب می شود رایانه های کوانتومی برای مقاصد تحقیقات دفاعی و صنعتی کارآمد باشد.

PsiQuantum به جای استفاده از ابررساناها برای ساخت رایانه های کوانتومی، از روش همجوشی محور استفاده می کند که در آن فوتون ها به عنوان کیوبیت عمل می کنند و مانند رایانه های امروزی، روی تراشه های نیمه رسانا پردازش می شوند.

قرار است نخستین رایانه کوانتومی در مقیاس کاربردی یک میلیون کیوبیت فیزیکی داشته باشد و با استفاده از یک خنک کننده برودتی عمل می کند.

یکی از بنیانگذاران این استارت آپ اعلام کرد محققان کویینزلند از ۲۵ سال قبل روی درک فرایندهای فیزیکی رایانش کوانتومی تمرکز کرده اند. اما در دهه قبل این مشکلات قابل حل شدند.

کد خبر 6094041 شیوا سعیدی قوی اندام