Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα χρησιμοποίησαν την κβαντική εμπλοκή για να ενισχύσουν
Οι οπτομηχανικοί αισθητήρες μετρούν χρησιμοποιώνταςΟι δυνάμεις των κυμάτων φωτός που δρουν σε μια ευαίσθητη μηχανική συσκευή, εξηγούν οι επιστήμονες. Βασίζονται σε δύο συγχρονισμένες ακτίνες λέιζερ που αναπηδούν από έναν αισθητήρα. Οποιαδήποτε κίνηση αλλάζει την απόσταση που διανύει το φως στο δρόμο του προς τον ανιχνευτή. Εάν ο μορφοτροπέας είναι ακίνητος, τα δύο κύματα είναι τέλεια ευθυγραμμισμένα. Αλλά εάν ο αισθητήρας κινείται, δημιουργούν ένα μοτίβο παρεμβολής.
Στα κλασικά συμβολομετρικά συστήματα, παράΌσο περισσότερο ταξιδεύει το φως, τόσο πιο ακριβές γίνεται το σύστημα. Για να εξασφαλίσουν υψηλή ακρίβεια σε μικροσκοπικούς οπτομηχανικούς αισθητήρες, οι φυσικοί χρησιμοποίησαν κβαντική εμπλοκή.
Αντί να χωρίσετε το φως μια φορά νααναπήδησε από έναν αισθητήρα και έναν καθρέφτη, χώρισαν κάθε δέσμη δύο φορές έτσι ώστε το φως να αναπηδήσει από δύο αισθητήρες και δύο καθρέφτες. Οι αισθητήρες που χρησιμοποιούνται είναι μεμβράνες τόσο λεπτές όσο 100 nm, οι οποίες κινούνται ως απόκριση σε πολύ μικρές δυνάμεις.
Σχέδιο της προτεινόμενης εγκατάστασης. Εικόνα: Yi Xia et al., Nature Photonics
Ο διπλασιασμός των αισθητήρων βελτιώνει την ακρίβεια γιατίΟι μεμβράνες πρέπει να δονούνται σε συγχρονισμό μεταξύ τους, αλλά η εμπλοκή προσθέτει ένα επιπλέον στρώμα συντονισμού, σημειώνουν οι επιστήμονες. «Έστιψαν» την ακτίνα λέιζερ. Σε κβαντομηχανικά αντικείμενα όπως τα φωτόνια, υπάρχει ένα θεμελιώδες όριο για το πόσο με ακρίβεια μπορεί να γίνει γνωστή η θέση και η ορμή ενός σωματιδίου. Δεδομένου ότι τα φωτόνια είναι επίσης κύματα, αυτό εκφράζεται ως προς τη φάση του κύματος (όπου βρίσκεται στην ταλάντωσή του) και το πλάτος του (πόση ενέργεια μεταφέρει).
Η συστολή ανακατανέμει την αβεβαιότητα έτσι ώστετο συμπιεσμένο εξάρτημα είναι γνωστό με μεγαλύτερη ακρίβεια, ενώ το αντισυμπιεσμένο εξάρτημα φέρει μεγαλύτερη αβεβαιότητα. Συμπιέσαμε τη φάση γιατί αυτό έπρεπε να ξέρουμε για τη μέτρησή μας.
Yi Xia, συν-συγγραφέας της μελέτης
Από διακυμάνσεις σε δύο μπλεγμένες δοκούςσυσχετίζονται, τα σφάλματα στις μετρήσεις φάσης τους συσχετίζονται. Ως αποτέλεσμα του πειράματος, οι επιστήμονες έλαβαν μετρήσεις που είναι 40% πιο ακριβείς από ό,τι με δύο μη εμπλεκόμενες δέσμες και το έκαναν 60% πιο γρήγορα. Οι υπολογισμοί δείχνουν ότι η ακρίβεια και η ταχύτητα θα αυξηθούν ανάλογα με τον αριθμό των αισθητήρων.
Οι προγραμματιστές σημειώνουν ότι τέτοια ευαίσθηταΟι αισθητήρες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για αδρανειακή πλοήγηση σε έναν πλανήτη που δεν διαθέτει δορυφόρους GPS ή μέσα σε ένα κτίριο όταν ένα άτομο κινείται σε διαφορετικούς ορόφους. Επιπλέον, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μέτρηση ελάχιστων βαρυτικών διαταραχών που σχετίζονται με τη σκοτεινή ύλη. Οι ερευνητές θα συνεχίσουν να εργάζονται για τη μικρογραφία της συσκευής, ώστε να μπορεί να χωρέσει σε μια συσκευή μεγέθους smartphone.
Διαβάστε περισσότερα:
Νέο ηλιακό στοιχείο σπάει παγκόσμιο ρεκόρ απόδοσης
Αποδείχθηκε τι συμβαίνει με τα έγγραφα του Λεονάρντο ντα Βίντσι: άρχισαν να αλλάζουν
Ακούστε τον ήχο του ηλιακού πλάσματος καθώς χτυπά τη Γη
Στο εξώφυλλο: μια καλλιτεχνική απεικόνιση ενός εξαιρετικά ακριβούς αισθητήρα που βασίζεται σε μια σειρά από μεμβράνες και μπλεγμένες ακτίνες λέιζερ. Εικόνα: Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν