Az Arizonai Egyetem kutatói kvantumösszefonódást alkalmaztak a fokozás érdekében
Optomechanikus érzékelők segítségével mérnekfényhullámok erői hatnak egy érzékeny mechanikai eszközre, magyarázzák a tudósok. Két szinkronizált lézersugáron alapulnak, amelyek egy érzékelőről verődnek vissza. Bármilyen mozgás megváltoztatja azt a távolságot, amelyet a fény megtesz a detektorhoz vezető úton. Ha a jelátalakító álló helyzetben van, a két hullám tökéletesen egy vonalban van. De ha az érzékelő mozog, akkor interferenciamintát hoznak létre.
A klasszikus interferometrikus rendszerekben, mintMinél tovább halad a fény, annál pontosabb lesz a rendszer. A miniatűr optomechanikai érzékelők nagy pontosságának biztosítása érdekében a fizikusok kvantum-összefonódást alkalmaztak.
Ahelyett, hogy egyszer felosztaná a fénytvisszaverődött egy érzékelőről és egy tükörről, mindegyik sugarat kétszer osztották szét, így a fény két érzékelőről és két tükörről verődött vissza. Az alkalmazott érzékelők 100 nm-es vékonyságú membránok, amelyek nagyon kis erők hatására mozognak.
A javasolt telepítés vázlata. Kép: Yi Xia et al., Nature Photonics
Az érzékelők megkettőzése javítja a pontosságot, merta membránoknak egymással szinkronban kell rezegniük, de az összefonódás egy további koordinációs réteget ad hozzá a tudósok. "Megszorították" a lézersugarat. A kvantummechanikai objektumokban, például a fotonokban alapvető korlátok vannak annak, hogy milyen pontosan ismerhető a részecske helyzete és impulzusa. Mivel a fotonok is hullámok, ez a hullám fázisában (hol van az oszcillációjában) és amplitúdójában (mennyi energiát hordoz).
Az összehúzódás újraosztja a bizonytalanságot úgy, hogyaz összenyomott komponenst pontosabban ismerjük, míg az antikompressziós alkatrészt több bizonytalanság hordoz. Tömörítettük a fázist, mert ezt kellett tudnunk a méréshez.
Yi Xia, a tanulmány társszerzője
Mivel ingadozások két összegabalyodott gerendábanösszefüggenek, a fázismérésük hibái korrelálnak. A kísérlet eredményeként a tudósok 40%-kal pontosabb méréseket kaptak, mint két össze nem gabalyodó sugárral, és 60%-kal gyorsabban is elvégezték. A számítások azt mutatják, hogy a pontosság és a sebesség az érzékelők számával arányosan nő.
A fejlesztők megjegyzik, hogy az ilyen érzékenyAz érzékelők inerciális navigációhoz használhatók olyan bolygókon, amelyek nem rendelkeznek GPS-műholdakkal, vagy egy épületen belül, amikor egy személy különböző emeleteken mozog. Ezenkívül a sötét anyaggal kapcsolatos minimális gravitációs zavarok mérésére is használhatók. A kutatók tovább dolgoznak az eszköz miniatürizálásán, hogy egy okostelefon méretű készülékbe is beleférjen.
Olvass tovább:
Az új napelem megdöntötte a hatékonysági világrekordot
Kiderült, mi történik Leonardo da Vinci dokumentumaival: elkezdtek változni
Hallgassa meg a napplazma hangját, amint az eléri a Földet
A borítón: egy rendkívül precíz szenzor művészi illusztrációja, amely membránokból és összefonódott lézersugarakból áll. Kép: Michigani Egyetem