นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแอริโซนาได้ใช้การพัวพันเชิงควอนตัมเพื่อเพิ่ม
เซ็นเซอร์ออปโตเมคานิกส์ทำการวัดโดยใช้นักวิทยาศาสตร์อธิบายแรงของคลื่นแสงที่กระทำต่ออุปกรณ์กลไกที่มีความละเอียดอ่อน โดยอาศัยลำแสงเลเซอร์ซิงโครไนซ์สองลำที่สะท้อนจากเซ็นเซอร์ การเคลื่อนไหวใดๆ ก็ตามจะทำให้ระยะทางที่แสงเดินทางไปยังเครื่องตรวจจับจะเปลี่ยน หากเซ็นเซอร์อยู่กับที่ คลื่นทั้งสองจะอยู่ในแนวเดียวกันอย่างสมบูรณ์ แต่หากเซ็นเซอร์เคลื่อนที่ก็จะสร้างรูปแบบการรบกวน
ในระบบอินเตอร์เฟอโรเมตริกแบบคลาสสิกยิ่งแสงเดินทางไกลเท่าไหร่ระบบก็จะยิ่งแม่นยํามากขึ้นเท่านั้นเพื่อให้แน่ใจว่าเซ็นเซอร์ออปโตแมคคานิคอลขนาดเล็กมีความแม่นยําสูงนักฟิสิกส์จึงใช้การ พัวพันเชิงควอนตัม
แทนที่จะแยกไฟออกครั้งเดียวมันสะท้อนจากเซ็นเซอร์และกระจก โดยแยกลำแสงแต่ละอันสองครั้งเพื่อให้แสงสะท้อนจากเซ็นเซอร์สองตัวและกระจกสองตัว เซ็นเซอร์ที่ใช้คือเมมเบรนที่มีความหนาเพียง 100 นาโนเมตร ซึ่งเคลื่อนที่เพื่อตอบสนองต่อแรงที่น้อยมาก
แผนผังการติดตั้งที่นำเสนอ ภาพ: Yi Xia และคณะ Nature Photonics
การเพิ่มเซ็นเซอร์เป็นสองเท่าช่วยเพิ่มความแม่นยำเพราะว่าเมมเบรนควรสั่นสะเทือนพร้อมๆ กัน แต่การพัวพันจะเพิ่มการประสานงานอีกชั้นหนึ่ง นักวิทยาศาสตร์ตั้งข้อสังเกต พวกเขา "บีบอัด" ลำแสงเลเซอร์ ในวัตถุเชิงกลควอนตัม เช่น โฟตอน มีข้อจำกัดพื้นฐานในการทราบตำแหน่งและโมเมนตัมของอนุภาคได้อย่างแม่นยำ เนื่องจากโฟตอนก็เป็นคลื่นเช่นกัน สิ่งนี้จึงแสดงออกมาเป็นเฟสของคลื่น (ที่เกิดการสั่น) และแอมพลิจูด (พลังงานที่พัดพาไป)
การบีบอัดจะกระจายความไม่แน่นอนอีกครั้งส่วนประกอบที่บีบอัดนั้นแม่นยำกว่า ในขณะที่ส่วนประกอบที่ต้านการบีบอัดจะมีความไม่แน่นอนมากกว่า เราบีบอัดเฟสเพราะนั่นคือสิ่งที่เราต้องรู้สำหรับการวัดของเรา
ยี่ เซี่ย ผู้ร่วมเขียนงานวิจัยนี้
เนื่องจากความผันผวนของลำแสงทั้งสองที่พันกันมีความเกี่ยวข้องกัน ข้อผิดพลาดในการวัดเฟสมีความสัมพันธ์กัน จากการทดลองนี้ นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจวัดได้แม่นยำกว่าการใช้ลำแสงที่ไม่พันกัน 2 ลำถึง 40% และทำได้เร็วขึ้น 60% การคำนวณแสดงให้เห็นว่าความแม่นยำและความเร็วจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนจำนวนเซ็นเซอร์
นักพัฒนาทราบว่ามีความละเอียดอ่อนดังกล่าวเซ็นเซอร์นี้สามารถใช้สำหรับการนำทางเฉื่อยบนดาวเคราะห์ที่ไม่มีดาวเทียม GPS หรือภายในอาคารในขณะที่บุคคลเคลื่อนที่ผ่านชั้นต่างๆ นอกจากนี้ยังสามารถใช้เพื่อวัดการรบกวนจากแรงโน้มถ่วงขั้นต่ำที่เกี่ยวข้องกับสสารมืดได้ นักวิจัยจะยังคงทำงานในการย่ออุปกรณ์ให้เล็กลงเพื่อให้สามารถติดตั้งลงในอุปกรณ์ที่มีขนาดเท่าสมาร์ทโฟนได้
อ่านเพิ่มเติม:
เซลล์แสงอาทิตย์ใหม่ทำลายสถิติประสิทธิภาพโลก
ปรากฎว่าเกิดอะไรขึ้นกับเอกสารของ Leonardo da Vinci: พวกเขาเริ่มเปลี่ยนไป
ฟังเสียงของพลาสมาสุริยะขณะที่กระทบพื้นโลก
บนหน้าปก: ภาพประกอบทางศิลปะของเซ็นเซอร์ที่มีความแม่นยำสูงเป็นพิเศษโดยอาศัยอาร์เรย์ของเมมเบรนและลำแสงเลเซอร์ที่พันกัน ภาพ: มหาวิทยาลัยมิชิแกน