Istraživači sa Sveučilišta u Arizoni upotrijebili su kvantnu isprepletenost za poboljšanje
Optomehanički senzori mjere pomoćusile svjetlosnih valova koje djeluju na osjetljiv mehanički uređaj, objašnjavaju znanstvenici. Temelje se na dvije sinkronizirane laserske zrake koje se odbijaju od senzora. Svaki pokret mijenja udaljenost koju svjetlost prijeđe na svom putu do detektora. Ako sonda miruje, dva su vala savršeno poravnata. Ali ako se senzor pomiče, oni stvaraju uzorak smetnji.
U klasičnim interferometrijskim sustavima, negoŠto svjetlost dalje putuje, sustav postaje točniji. Kako bi osigurali visoku preciznost u minijaturnim optomehaničkim senzorima, fizičari su upotrijebili kvantnu isprepletenost.
Umjesto da jednom podijelite svjetlo naodbijala se od senzora i ogledala, svaku zraku su podijelili dva puta tako da se svjetlost odbija od dva senzora i dva ogledala. Korišteni senzori su membrane tanke od 100 nm, koje se pomiču kao odgovor na vrlo male sile.
Shema predložene instalacije. Slika: Yi Xia et al., Nature Photonics
Udvostručenje senzora poboljšava točnost jermembrane moraju vibrirati usklađene jedna s drugom, ali isprepletenost dodaje dodatni sloj koordinacije, primjećuju znanstvenici. Oni su "stisnuli" lasersku zraku. U kvantno-mehaničkim objektima kao što su fotoni, postoji fundamentalno ograničenje koliko točno se položaj i moment čestice mogu znati. Budući da su fotoni također valovi, to se izražava u smislu faze vala (gdje se nalazi u oscilaciji) i njegove amplitude (koliko energije nosi).
Kontrakcija preraspodjeljuje neizvjesnost tako dakomprimirana komponenta je točnije poznata, dok antikomprimirana komponenta nosi više neizvjesnosti. Komprimirali smo fazu jer je to ono što smo trebali znati za naše mjerenje.
Yi Xia, koautor studije
Budući da fluktuacije u dvije isprepletene gredesu povezane, pogreške u njihovim faznim mjerenjima su u korelaciji. Kao rezultat eksperimenta, znanstvenici su dobili mjerenja koja su 40% točnija nego s dvije neisprepletene zrake, i to 60% brže. Izračuni pokazuju da će točnost i brzina rasti proporcionalno broju senzora.
Programeri napominju da je takav osjetljivsenzori se mogu koristiti za inercijalnu navigaciju na planetu koji nema GPS satelite ili unutar zgrade kada se osoba kreće kroz različite katove. Osim toga, mogu se koristiti za mjerenje minimalnih gravitacijskih poremećaja povezanih s tamnom tvari. Istraživači će nastaviti raditi na minijaturizaciji uređaja kako bi mogao stati u uređaj veličine pametnog telefona.
Čitaj više:
Nova solarna ćelija ruši svjetski rekord učinkovitosti
Ispostavilo se što se događa s dokumentima Leonarda da Vincija: počeli su se mijenjati
Poslušajte zvuk solarne plazme dok udara o Zemlju
Na naslovnici: umjetnička ilustracija ultrapreciznog senzora temeljenog na nizu membrana i isprepletenih laserskih zraka. Slika: Sveučilište u Michiganu