Vědci měří vzdálenost pomocí laseru s přesností na kvantový šum

Laserové paprsky lze použít k přesnému měření polohy nebo rychlosti objektu. Ale k tomu obvykle

jasný a nerušený pohled na toobjekt. Tento stav není vždy proveditelný. Například v biomedicíně jsou zkoumány struktury, které se nacházejí v nepravidelném a složitém prostředí. Za těchto podmínek se laserový paprsek jednoduše vychýlí, rozptýlí nebo lomí.

Vědci z Utrechtské univerzity a TU Wienbyli schopni získat měření dané přesnosti i v tak obtížných podmínkách. Specificky upravili laserový paprsek tak, aby dodával požadované informace v neuspořádaném prostředí.

"Nejvyšší možná přesnost měření je."ústředním bodem všech přírodních věd, “říká Stefan Rotter z TU Wien. „Například v obrovské instalaci LIGO, která slouží k detekci gravitačních vln, jsou laserové paprsky vysílány do zrcadla a změny vzdálenosti mezi laserem a zrcadlem jsou měřeny s extrémní přesností.“

Funguje to jen dobře, protože laserový paprsek prochází ultravysokým vakuem.

"Ale představme si skleněný panel, ne."dokonale transparentní, ale drsné a neleštěné jako okno v koupelně, “pokračuje Allard Mosk z Utrechtské univerzity. "Světlo samozřejmě prochází, ale láme se." Světelné vlny se mění a rozptylují, takže nemůžeme přesně vidět objekt na druhé straně okna pouhým okem. “ Podobná situace nastává, když je nutné zkoumat drobné předměty uvnitř biologické tkáně: neuspořádané prostředí interferuje se světelným paprskem. Potom se jednoduchý, pravidelný, přímý laserový paprsek promění ve složitou vlnovou strukturu, která se odkloní všemi směry.

Ale pokud víte přesně, co interferující prostředí dělásvětelný paprsek, lze situaci změnit vytvořením složitého vlnového vzorce namísto jednoduchého přímého laserového paprsku, který se převede do přesně požadovaného tvaru. kvůli nepokojům a šokům přesně tam, kde chcete nejlepší výsledek. "Abyste toho dosáhli, nemusíte ani přesně vědět, o co jde," vysvětluje Dorian Boucher, první autor studie. „Stačí nejprve poslat do systému řadu testovacích vln, aby bylo možné studovat, jak se tyto systémy mění.“

Metoda byla experimentálně potvrzena vUniverzita v Utrechtu: laserové paprsky byly směrovány neuspořádaným médiem ve formě zakalené desky. Vědci poté vypočítali optimální vlny pro analýzu objektu mimo desku - to bylo provedeno s přesností nanometrů.

Vědci dokázali, že metoda není jenfunguje, ale je to také optimální ve fyzickém smyslu: „Přesnost naší metody je omezena pouze takzvaným kvantovým šumem,“ vysvětluje Allard Mosk. „Tento hluk vychází ze skutečnosti, že světlo je tvořeno fotony - s tím se nedá nic dělat.“

Viz také:

Saturnův měsíc Titan je pozoruhodně podobný Zemi. Jaké plány s tím lidstvo má?

Velké množství šedých velryb začíná v Pacifiku hladovět a umírat

Třetina z těch, kteří se vzpamatovali z COVID-19, se vrací do nemocnice. Každý osmý - umírá