Cercetătorii de la Universitatea din Arizona au folosit inseparabilitatea cuantică pentru a crește
Senzorii optomecanici măsoară folosindForțele undelor luminoase care acționează asupra unui dispozitiv mecanic sensibil, explică oamenii de știință. Acestea se bazează pe două fascicule laser sincronizate care sunt reflectate de senzor. Orice mișcare modifică distanța pe care o parcurge lumina în drum spre detector. Dacă senzorul este staționar, cele două unde sunt perfect aliniate. Dar dacă senzorul se mișcă, creează un model de interferență.
În sistemele interferometrice clasice, cu cât lumina călătorește mai departe, cu atât sistemul devine mai precis.Pentru a asigura precizia ridicată a senzorilor optomecanici miniaturali, fizicienii au folosit inseparabilitatea cuantică.
În loc să despart lumina o dată săa fost reflectat de la senzor și oglindă, au împărțit fiecare fascicul de două ori, astfel încât lumina să fie reflectată de la doi senzori și două oglinzi. Senzorii utilizați au fost membrane de doar 100 nm grosime care se mișcă ca răspuns la forțe foarte mici.
Schema instalatiei propuse. Imagine: Yi Xia și colab., Nature Photonics
Dublarea senzorilor îmbunătățește precizia deoareceMembranele ar trebui să vibreze în sincronizare unele cu altele, dar încurcarea adaugă un strat suplimentar de coordonare, notează oamenii de știință. Au „comprimat” fasciculul laser. În obiectele mecanice cuantice, cum ar fi fotonii, există o limită fundamentală a cât de precis poate fi cunoscută poziția și impulsul unei particule. Deoarece fotonii sunt, de asemenea, unde, aceasta este exprimată în faza undei (unde oscilează) și amplitudinea acesteia (câtă energie transportă).
Compresia redistribuie incertitudinea astfel încâtcomponenta comprimată este cunoscută mai precis, în timp ce componenta anticomprimată poartă mai multă incertitudine. Am comprimat faza pentru că asta trebuie să știm pentru măsurarea noastră.
Yi Xia, co-autor al studiului
Deoarece fluctuaţiile în două grinzi încâlcitesunt legate, erorile în măsurătorile lor de fază sunt corelate. Ca rezultat al experimentului, oamenii de știință au obținut măsurători cu 40% mai precise decât cu două fascicule neîncurcate și au făcut-o cu 60% mai rapid. Calculele arată că precizia și viteza vor crește proporțional cu numărul de senzori.
Dezvoltatorii notează că atât de sensibilSenzorii pot fi utilizați pentru navigarea inerțială pe o planetă care nu are sateliți GPS sau în interiorul unei clădiri, pe măsură ce o persoană se deplasează pe diferite etaje. În plus, ele pot fi utilizate pentru a măsura perturbațiile gravitaționale minime asociate cu materia întunecată. Cercetătorii vor continua să lucreze la miniaturizarea dispozitivului, astfel încât să poată fi integrat într-un dispozitiv de dimensiunea unui smartphone.
Citeste mai mult:
Noua celulă solară bate recordul mondial de eficiență
S-a dovedit ce se întâmplă cu documentele lui Leonardo da Vinci: au început să se schimbe
Ascultă sunetul plasmei solare când lovește Pământul
Pe copertă: o ilustrare artistică a unui senzor ultra-precis bazat pe o serie de membrane și raze laser încurcate. Imagine: Universitatea din Michigan