Nykytekniikalla fotoniselle kvanttirajalle

Bristolin yliopiston johtama fyysikkoryhmä on löytänyt tavan käyttää massavalmistettavia fotoniantureita kvanttirajalla.

Kvanttitason tunnistus on valmis mullistamaan nykypäivän antureita, mikä parantaa merkittävästi niiden saavuttamaa suorituskykyä. Fysikaalisten suureiden tarkemmilla, nopeammilla ja luotettavammilla mittauksilla voi olla vaikutusta kaikilla tieteen ja teknologian osa-alueilla, mukaan lukien jokapäiväisessä elämässämme.

Suurin osa kvanttimittausmenetelmistä kuitenkin luottaa erityisiin lomittuneisiin tai puristettuihin valon tai aineen tiloihin, joita on vaikea luoda ja havaita. Tämä on suuri este kvanttirajoitettujen antureiden täyden tehon hyödyntämiselle ja niiden käyttöönotolle tosielämän skenaarioissa.

Bristolin, Bathin ja Warwickin yliopistojen fyysikot ovat osoittaneet, että on mahdollista suorittaa erittäin tarkkoja mittauksia tärkeistä fysikaalisista ominaisuuksista ilman, että tarvitaan valon hienostuneita kvanttitiloja ja havaintojärjestelmiä.

Avain tähän läpimurtoon on rengasresonaattoreiden käyttö – pieniä kilparatarakenteita, jotka ohjaavat valoa silmukassa ja maksimoivat sen vuorovaikutuksen tutkittavan näytteen kanssa. Tärkeää on, että rengasresonaattoreita voidaan valmistaa massatuotantona samoilla prosesseilla kuin tietokoneidemme ja älypuhelimiemme sirut.

Alex Belsley, Quantum Engineering Technology Labs (QET Labs) Ph.D. opiskelija ja työn johtava kirjoittaja kertoo: "Olemme askeleen lähempänä kaikkia integroituja fotoniantureita, jotka toimivat kvanttimekaniikan asettamilla havaintorajoilla."

Tämän tekniikan käyttäminen absorption tai taitekertoimen muutosten havaitsemiseen voidaan käyttää useiden materiaalien ja biokemiallisten näytteiden tunnistamiseen ja karakterisointiin paikallisissa sovelluksissa kasvihuonekaasujen seurannasta syövän havaitsemiseen.

Apulaisprofessori Jonathan Matthews, QETLabsin toinen johtaja ja työn toinen kirjoittaja, totesi: "Olemme todella innoissamme tämän tuloksen tarjoamista mahdollisuuksista: tiedämme nyt, kuinka käyttää massavalmistettavia prosesseja suunnitellaksemme sirumittakaavan fotoniantureita, jotka toimivat kvanttirajalla."

Aiheesta aiemmin:

Älykäs kvanttianturi

Insinöörit osoittavat kvanttiedun

Kvanttianturit ohenevat