חוקרים מאוניברסיטת אריזונה השתמשו בהסתבכות קוונטית כדי לשפר
חיישנים אופטו-מכאניים מודדים באמצעותכוחות גלי אור הפועלים על מכשיר מכני רגיש, מסבירים מדענים. הם מבוססים על שתי קרני לייזר מסונכרנות שמקפיצות חיישן. כל תנועה משנה את המרחק שהאור עובר בדרכו לגלאי. אם המתמר נייח, שני הגלים מיושרים בצורה מושלמת. אבל אם החיישן זז, הם יוצרים דפוס הפרעה.
במערכות אינטרפרומטריות קלאסיות, מאשרככל שהאור נוסע יותר, כך המערכת נעשית מדויקת יותר. כדי להבטיח דיוק גבוה בחיישנים אופטו-מכניים מיניאטוריים, פיזיקאים השתמשו בהסתבכות קוונטית.
במקום לפצל את האור פעם אחתזה הקפיץ חיישן ומראה, הם פיצלו כל קרן פעמיים כך שהאור קפץ משני חיישנים ושתי מראות. החיישנים המשמשים הם ממברנות דקות עד 100 ננומטר, שנעות בתגובה לכוחות קטנים מאוד.
תכנית ההתקנה המוצעת. תמונה: Yi Xia וחב', Nature Photonics
הכפלת החיישנים משפרת את הדיוק מכיווןהממברנות חייבות לרטוט מסונכרנות זו עם זו, אבל ההסתבכות מוסיפה שכבה נוספת של תיאום, מציינים המדענים. הם "סחטו" את קרן הלייזר. בעצמים מכאניים קוונטיים כמו פוטונים, יש גבול מהותי למידת המדויקת של המיקום והתנע של חלקיק. מכיוון שפוטונים הם גם גלים, הדבר מתבטא במונחים של שלב הגל (היכן הוא נמצא בתנודה שלו) ומשרעת שלו (כמה אנרגיה הוא נושא).
ההתכווצות מפיצה מחדש את אי הוודאות כךהרכיב הדחוס ידוע בצורה מדויקת יותר, בעוד שהרכיב האנטי-דחוס נושא יותר אי ודאות. דחסנו את השלב כי זה מה שהיינו צריכים לדעת בשביל המדידה שלנו.
יי שיה, שותף למחקר
מאז תנודות בשתי קורות סבכותקשורים, השגיאות במדידות הפאזה שלהם מתואמות. כתוצאה מהניסוי, מדענים השיגו מדידות מדויקות יותר ב-40% מאשר בשתי אלומות שאינן מסתבכות, ועשו זאת מהר יותר ב-60%. חישובים מראים שהדיוק והמהירות יגדלו ביחס למספר החיישנים.
המפתחים מציינים שכזה רגישחיישנים יכולים לשמש לניווט אינרציאלי על כוכב לכת שאין לו לווייני GPS, או בתוך בניין כאשר אדם נע בקומות שונות. בנוסף, ניתן להשתמש בהם למדידת הפרעות כבידה מינימליות הקשורות לחומר אפל. החוקרים ימשיכו לעבוד על מזעור המכשיר כך שיוכל להתאים למכשיר בגודל סמארטפון.
קרא עוד:
תא סולארי חדש שובר שיא יעילות עולמי
התברר מה קורה עם המסמכים של ליאונרדו דה וינצ'י: הם החלו להשתנות
האזינו לצליל הפלזמה הסולארית כשהיא פוגעת בכדור הארץ
על הכריכה: איור אומנותי של חיישן מדוייק במיוחד המבוסס על מערך ממברנות וקרני לייזר סבכות. תמונה: אוניברסיטת מישיגן