Forskere ved University of Arizona har brukt kvanteforviklinger for å forbedre
Optomekaniske sensorer måler vhalysbølgekrefter som virker på en følsom mekanisk enhet, forklarer forskere. De er basert på to synkroniserte laserstråler som spretter av en sensor. Enhver bevegelse endrer avstanden lyset reiser på vei til detektoren. Hvis transduseren er stasjonær, er de to bølgene perfekt justert. Men hvis sensoren beveger seg, skaper de et interferensmønster.
I klassiske interferometriske systemer, ennJo lenger lyset beveger seg, jo mer nøyaktig blir systemet. For å sikre høy presisjon i optomekaniske miniatyrsensorer, brukte fysikere kvanteforviklinger.
I stedet for å dele lyset en gang tilden spratt av en sensor og et speil, de delte hver stråle to ganger slik at lyset spratt av to sensorer og to speil. Sensorene som brukes er membraner så tynne som 100 nm, som beveger seg som svar på svært små krefter.
Plan for den foreslåtte installasjonen. Bilde: Yi Xia et al., Nature Photonics
Dobling av sensorene forbedrer nøyaktigheten pgamembranene må vibrere synkronisert med hverandre, men sammenfiltringen legger til et ekstra lag med koordinering, bemerker forskerne. De "klemte" laserstrålen. I kvantemekaniske objekter som fotoner er det en grunnleggende grense for hvor nøyaktig posisjonen og farten til en partikkel kan kjennes. Siden fotoner også er bølger, uttrykkes dette i form av bølgens fase (hvor den er i svingningen) og dens amplitude (hvor mye energi den bærer).
Sammentrekningen omfordeler usikkerheten slik atden komprimerte komponenten er kjent mer nøyaktig, mens den anti-komprimerte komponenten har mer usikkerhet. Vi komprimerte fasen fordi det var det vi trengte å vite for målingen vår.
Yi Xia, studiemedforfatter
Siden svingninger i to sammenfiltrede strålerer relatert, er feilene i fasemålingene korrelerte. Som et resultat av eksperimentet oppnådde forskere målinger som er 40 % mer nøyaktige enn med to ikke-sammenfiltrede stråler, og gjorde det 60 % raskere. Beregninger viser at nøyaktigheten og hastigheten vil øke proporsjonalt med antall sensorer.
Utviklerne merker at slike følsommesensorer kan brukes til treghetsnavigasjon på en planet som ikke har GPS-satellitter, eller inne i en bygning når en person beveger seg gjennom forskjellige etasjer. I tillegg kan de brukes til å måle minimale gravitasjonsforstyrrelser assosiert med mørk materie. Forskerne vil fortsette å jobbe med å miniatyrisere enheten slik at den kan passe inn i en enhet på størrelse med en smarttelefon.
Les mer:
Ny solcelle slår verdensrekord i effektivitet
Det viste seg hva som skjer med dokumentene til Leonardo da Vinci: de begynte å endre seg
Lytt til lyden av solplasma når den treffer jorden
På omslaget: en kunstnerisk illustrasjon av en ultra-presist sensor basert på en rekke membraner og sammenfiltrede laserstråler. Bilde: University of Michigan