CMOS大躍進,量子技術未來將顛覆傳統

聽到"量子"這兩個字,小編直覺就想到了《蟻人》這部系列電影!畢竟高科技的量子領域可是打破時間的隔閡,有著打敗滅霸的重要元素。

CMOS大躍進,量子技術未來將顛覆傳統

《蟻人2》畫面

沒想到如此先進的技術,未來也將應用在影視項目上,要如何改善速度、品質、便捷呢?「量子運算」可以說是一個關鍵哦!

量子運算傳感器(QIS, Quantum image sensors)

CMOS大躍進,量子技術未來將顛覆傳統

目前雖仍未被大量採用,但已獲各界重視、併成功吸引到不少科技巨頭的目光。那麼量子傳感器和我們現所使用的傳感器,在技術上有什麼不同? 改進了什麼?

傳統的傳感器

無論是相機還是攝影機中的傳感器,目前都是採用「硅」(Silicone)作為材料來汲取圖像。

雖然硅所吸取的成像算是最佳,但並不算是對光敏感的媒介,經過了硅的傳導,其實損失了 75% 的光線。

量子傳感器

與傳統硅傳感器最大的不同,量子傳感器號稱保留了高達 95% 的光線,幾乎是傳統硅傳感器的4倍。

在每個像素單元上採用量子塗層,也可稱為「量子點」,取代了原本連接每個單元的線路,提升傳輸時的速度與質量。另外採用了極黑的色澤,降低了光線的在傳感器上的反射、提升光線的吸收能力,除了動態範圍的提升,高速傳輸的特性也能降低全局快門(Global shutter)的生產門檻。

量子點(Quantum dots,簡稱"QD"),QD 像晶體一樣使用等離子體生成。利用等離子體的生產,可以產生細粉末、精準控制量子點的體積,而這種材料也更容易覆蓋在硅芯片的導電塗層。

量子點的發光體可以根據大小或電荷而改變顏色,藉由不同大小、不同電荷,可達到汲取不同光線信息的特性,讓每個量子點紀錄獨立的單色光,領先於硅制的傳感器。

CMOS大躍進,量子技術未來將顛覆傳統

▲ 左為傳統傳感器,右為量子傳感器,使用量子傳感器在強光下依舊保留細節

CMOS大躍進,量子技術未來將顛覆傳統

▲ 使用傳統傳感器(刺眼)和量子傳感器的對比

由於量子點的特性加上傳輸效率極高,與現代傳感器相比,量子傳感器反倒具有相對較少的實體像素量需求。結論就是:量子點可在不犧牲圖像質量的情況下顯著縮小傳感器尺寸,將來極可能從智慧手機的傳感器獲得優於電影級質量的成像。

結語:

量子的技術還在研發測試中,也催促著各公司投入開發其技術,在不久的未來,大型設備的 CMOS 恐不再能比手機的 CMOS,因為量子技術可能改變「專業等於或大於複雜」的定義,「微型」的拍攝裝置有可能將對傳統影業造成空前的衝擊,讓我們拭目以待。

CMOS大躍進,量子技術未來將顛覆傳統

▲ 左為傳統傳感器,右為量子傳感器,使用量子傳感器可以更容易解決果凍效應。


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