Investigadores de la Universidad de Arizona han utilizado el entrelazamiento cuántico para aumentar
Los sensores optomecánicos miden usandofuerzas de ondas de luz que actúan sobre un dispositivo mecánico sensible, explican los científicos. Se basan en dos rayos láser sincronizados que rebotan en un sensor. Cualquier movimiento cambia la distancia que recorre la luz en su camino hacia el detector. Si el transductor está estacionario, las dos ondas están perfectamente alineadas. Pero si el sensor se mueve, crean un patrón de interferencia.
En los sistemas interferométricos clásicos, cuanto más lejos viaja la luz, más preciso se vuelve el sistema.Para garantizar la alta precisión de los sensores optomecánicos en miniatura, los físicos utilizaron el entrelazamiento cuántico.
En lugar de dividir la luz una vez pararebotó en un sensor y un espejo, dividieron cada haz dos veces para que la luz rebotara en dos sensores y dos espejos. Los sensores utilizados son membranas tan delgadas como 100 nm, que se mueven en respuesta a fuerzas muy pequeñas.
Esquema de la instalación propuesta. Imagen: Yi Xia et al., Nature Photonics
Duplicar los sensores mejora la precisión porquelas membranas deben vibrar sincronizadas entre sí, pero el enredo agrega una capa adicional de coordinación, señalan los científicos. Ellos "apretaron" el rayo láser. En los objetos de la mecánica cuántica, como los fotones, existe un límite fundamental en cuanto a la precisión con la que se puede conocer la posición y el momento de una partícula. Dado que los fotones también son ondas, esto se expresa en términos de la fase de la onda (dónde se encuentra en su oscilación) y su amplitud (cuánta energía transporta).
La contracción redistribuye la incertidumbre de modo queel componente comprimido se conoce con mayor precisión, mientras que el componente anticomprimido conlleva más incertidumbre. Comprimimos la fase porque eso es lo que necesitábamos saber para nuestra medición.
Yi Xia, coautor del estudio
Dado que las fluctuaciones en dos haces entrelazadosestán relacionados, los errores en sus medidas de fase están correlacionados. Como resultado del experimento, los científicos obtuvieron mediciones un 40 % más precisas que con dos haces no entrelazados, y lo hicieron un 60 % más rápido. Los cálculos muestran que la precisión y la velocidad aumentarán en proporción al número de sensores.
Los desarrolladores notan que tales sensiblesLos sensores se pueden usar para la navegación inercial en un planeta que no tiene satélites GPS, o dentro de un edificio cuando una persona se mueve por diferentes pisos. Además, pueden usarse para medir perturbaciones gravitatorias mínimas asociadas con la materia oscura. Los investigadores continuarán trabajando en la miniaturización del dispositivo para que pueda caber en un dispositivo del tamaño de un teléfono inteligente.
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En la portada: una ilustración artística de un sensor ultrapreciso basado en una matriz de membranas y rayos láser entrelazados. Imagen: Universidad de Michigan