Arizonas universitātes pētnieki ir izmantojuši kvantu sapīšanās, lai uzlabotu
Optomehāniskie sensori mēra, izmantojotgaismas viļņu spēki, kas iedarbojas uz jutīgu mehānisku ierīci, skaidro zinātnieki. To pamatā ir divi sinhronizēti lāzera stari, kas atlec no sensora. Jebkura kustība maina attālumu, ko gaisma veic ceļā uz detektoru. Ja devējs ir nekustīgs, abi viļņi ir ideāli izlīdzināti. Bet, ja sensors kustas, tie rada traucējumu modeli.
Klasiskajās interferometriskajās sistēmās, nekāJo tālāk virzās gaisma, jo precīzāka kļūst sistēma. Lai nodrošinātu miniatūru optomehānisko sensoru augstu precizitāti, fiziķi izmantoja kvantu sapīšanu.
Tā vietā, lai vienreiz sadalītu gaismutas atlēca no sensora un spoguļa, viņi sadalīja katru staru divreiz tā, ka gaisma atlēca no diviem sensoriem un diviem spoguļiem. Izmantotie sensori ir līdz 100 nm plānas membrānas, kas pārvietojas, reaģējot uz ļoti maziem spēkiem.
Ierosinātās instalācijas shēma. Attēls: Yi Xia et al., Nature Photonics
Sensoru dubultošana uzlabo precizitāti, joZinātnieki atzīmē, ka membrānām jāvibrē sinhroni vienai ar otru, bet sapīšanās pievieno papildu koordinācijas slāni. Viņi "izspieda" lāzera staru. Kvantu mehāniskajos objektos, piemēram, fotonos, ir būtiska robeža tam, cik precīzi var zināt daļiņas stāvokli un impulsu. Tā kā fotoni arī ir viļņi, to izsaka kā viļņa fāzi (kur tas atrodas savās svārstībās) un amplitūdu (cik daudz enerģijas tas nes).
Kontrakcija pārdala nenoteiktību tā, kasaspiestais komponents ir zināms precīzāk, savukārt pretsaspiestais komponents rada lielāku nenoteiktību. Mēs saspiedām fāzi, jo tas mums bija jāzina mērījumiem.
Yi Xia, pētījuma līdzautors
Tā kā svārstības divās sapinušās sijasir saistīti, to fāzes mērījumu kļūdas ir korelētas. Eksperimenta rezultātā zinātnieki ieguva mērījumus, kas ir par 40% precīzāki nekā ar diviem nesapintiem stariem, turklāt paveica to par 60% ātrāk. Aprēķini liecina, ka precizitāte un ātrums pieaugs proporcionāli sensoru skaitam.
Izstrādātāji atzīmē, ka šāda jutīgasensorus var izmantot inerciālai navigācijai uz planētas, kurā nav GPS satelītu, vai ēkā, kad cilvēks pārvietojas pa dažādiem stāviem. Turklāt tos var izmantot, lai izmērītu minimālus gravitācijas traucējumus, kas saistīti ar tumšo vielu. Pētnieki turpinās darbu pie ierīces miniaturizācijas, lai tā varētu iekļauties viedtālruņa izmēra ierīcē.
Lasīt vairāk:
Jauna saules baterija pārspēj pasaules efektivitātes rekordu
Izrādījās, kas notiek ar Leonardo da Vinči dokumentiem: tie sāka mainīties
Klausieties saules plazmas skaņu, kad tā atsitas pret Zemi
Uz vāka: īpaši precīza sensora mākslinieciska ilustrācija, kuras pamatā ir membrānu masīvs un sapinušies lāzera stari. Attēls: Mičiganas Universitāte