Arizonos universiteto mokslininkai panaudojo kvantinį įsipainiojimą, kad padidintų
Optomechaniniai jutikliai matuoja naudodamišviesos bangų jėgų, veikiančių jautrų mechaninį įrenginį, aiškina mokslininkai. Jie yra pagrįsti dviem sinchronizuotais lazerio spinduliais, kurie atsimuša į jutiklį. Bet koks judesys keičia atstumą, kurį šviesa nukeliauja pakeliui į detektorių. Jei keitiklis nejuda, dvi bangos yra idealiai suderintos. Bet jei jutiklis juda, jie sukuria trukdžių modelį.
Klasikinėse interferometrinėse sistemose kuo toliau šviesa keliauja, tuo tikslesnė sistema tampa.Siekiant užtikrinti aukštą miniatiūrinių optomechaninių jutiklių tikslumą, fizikai naudojo kvantinį įsipainiojimą.
Užuot padalinę šviesą vieną kartąjis atsimušė į jutiklį ir veidrodį, jie padalino kiekvieną spindulį du kartus, kad šviesa atsimuštų į du jutiklius ir du veidrodžius. Naudojami jutikliai yra 100 nm plonos membranos, kurios juda reaguodamos į labai mažas jėgas.
Siūlomo įrengimo schema. Vaizdas: Yi Xia ir kt., Nature Photonics
Padvigubinus jutiklius pagerėja tikslumas, nesmembranos turi vibruoti sinchroniškai viena su kita, tačiau įsipainiojimas prideda papildomą koordinavimo sluoksnį, pažymi mokslininkai. Jie „suspaudė“ lazerio spindulį. Kvantiniuose mechaniniuose objektuose, tokiuose kaip fotonai, yra pagrindinė riba, kiek tiksliai galima žinoti dalelės padėtį ir impulsą. Kadangi fotonai taip pat yra bangos, tai išreiškiama bangos faze (kur ji yra jos virpesiuose) ir amplitude (kiek energijos ji neša).
Susitraukimas perskirsto neapibrėžtumą taip, kadsuspaustas komponentas yra žinomas tiksliau, o nesuspaustas komponentas turi daugiau neapibrėžtumo. Suglaudinome fazę, nes tai turėjome žinoti, kad galėtume išmatuoti.
Yi Xia, tyrimo bendraautorė
Kadangi svyravimai dviejose susipynusiose sijoseyra susiję, jų fazių matavimų paklaidos yra koreliuojamos. Eksperimento metu mokslininkai gavo 40 % tikslesnius matavimus nei naudojant du nesusipainiojusius pluoštus, ir tai padarė 60 % greičiau. Skaičiavimai rodo, kad tikslumas ir greitis didės proporcingai jutiklių skaičiui.
Kūrėjai pažymi, kad toks jautrusjutikliai gali būti naudojami inercinei navigacijai planetoje, kurioje nėra GPS palydovų, arba pastato viduje, kai žmogus juda skirtingais aukštais. Be to, jais galima išmatuoti minimalius gravitacinius sutrikimus, susijusius su tamsiąja medžiaga. Tyrėjai ir toliau dirbs siekdami miniatiūrizuoti įrenginį, kad jis tilptų į išmaniojo telefono dydžio įrenginį.
Skaityti daugiau:
Naujas saulės elementas sumušė pasaulio efektyvumo rekordą
Paaiškėjo, kas vyksta su Leonardo da Vinci dokumentais: jie pradėjo keistis
Klausykitės saulės plazmos garso, kai ji atsitrenkia į Žemę
Ant viršelio: meniška itin tikslaus jutiklio, pagrįsto membranų ir susipynusių lazerio spindulių masyve, iliustracija. Vaizdas: Mičigano universitetas