Výskumníci z University of Arizona použili na vylepšenie kvantové zapletenie
Optomechanické snímače merajú pomocousvetelné vlny sily pôsobiace na citlivé mechanické zariadenie, vysvetľujú vedci. Sú založené na dvoch synchronizovaných laserových lúčoch, ktoré sa odrážajú od senzora. Akýkoľvek pohyb mení vzdialenosť, ktorú svetlo prejde na svojej ceste k detektoru. Ak je prevodník nehybný, obe vlny sú dokonale zarovnané. Ak sa však snímač pohybuje, vytvárajú interferenčný obrazec.
V klasických interferometrických systémoch, nežČím ďalej sa svetlo pohybuje, tým je systém presnejší. Na zabezpečenie vysokej presnosti miniatúrnych optomechanických senzorov fyzici použili kvantové zapletenie.
Namiesto rozdelenia svetla raz naodrazilo sa to od snímača a zrkadla, každý lúč rozdelili dvakrát, takže svetlo sa odrazilo od dvoch snímačov a dvoch zrkadiel. Použité senzory sú membrány tenké až 100 nm, ktoré sa pohybujú v reakcii na veľmi malé sily.
Schéma navrhovanej inštalácie. Obrázok: Yi Xia a kol., Nature Photonics
Zdvojnásobenie snímačov zvyšuje presnosť, pretožeMembrány musia vibrovať synchronizovane medzi sebou, ale zapletenie pridáva ďalšiu vrstvu koordinácie, poznamenávajú vedci. "Stlačili" laserový lúč. V kvantovo mechanických objektoch, ako sú fotóny, existuje zásadné obmedzenie toho, ako presne je možné poznať polohu a hybnosť častice. Keďže fotóny sú tiež vlny, vyjadruje sa to fázou vlny (kde sa nachádza vo svojej oscilácii) a jej amplitúdou (koľko energie nesie).
Kontrakcia prerozdeľuje neistotu tak, žestlačená zložka je známa presnejšie, zatiaľ čo antistlačená zložka nesie väčšiu neistotu. Stlačili sme fázu, pretože to sme potrebovali vedieť pre naše meranie.
Yi Xia, spoluautor štúdie
Od kolísania dvoch zapletených lúčovsúvisia, chyby v ich fázových meraniach sú korelované. Výsledkom experimentu bolo, že vedci získali merania, ktoré sú o 40 % presnejšie ako s dvomi nezapletenými lúčmi, a urobili to o 60 % rýchlejšie. Výpočty ukazujú, že presnosť a rýchlosť sa budú zvyšovať úmerne s počtom senzorov.
Vývojári na vedomie, že také citlivésenzory môžu byť použité na inerciálnu navigáciu na planéte, ktorá nemá GPS satelity, alebo vo vnútri budovy, keď sa človek pohybuje cez rôzne poschodia. Okrem toho sa dajú použiť na meranie minimálnych gravitačných porúch spojených s temnou hmotou. Výskumníci budú naďalej pracovať na miniaturizácii zariadenia tak, aby sa zmestilo do zariadenia s veľkosťou smartfónu.
Čítaj viac:
Nový solárny článok prekonal svetový rekord účinnosti
Ukázalo sa, čo sa deje s dokumentmi Leonarda da Vinciho: začali sa meniť
Vypočujte si zvuk slnečnej plazmy pri dopade na Zem
Na obálke: umelecká ilustrácia ultra presného senzora založeného na sústave membrán a prepletených laserových lúčov. Obrázok: University of Michigan