Lisää monipuolisia kvanttiantureita

Nykyiset kvanttianturit hyödyntävät kvantti-ilmiöitä, kuten koherenssia ja lomittumista, mittaamaan signaaleja, kuten sähkö- ja magneettikenttiä. Nämä anturit tarjoavat korkean herkkyyden ja spatiaalisen resoluution, mutta voivat havaita vain tiettyjen taajuuksien kenttiä.

Guoqing Wang MIT:stä ja hänen kollegansa ovat nyt osoittaneet menetelmän, jonka avulla olemassa olevat kvanttianturit voivat mitata mielivaltaisiataajuuksia. Lähestymistapa laajentaa näiden laitteiden ominaisuuksia ja voi löytää sovelluksia kvanttitunnistuksen ulkopuolelta.

Yksi strategia, jolla kvanttianturi voi mitata mielivaltaisen taajuuden kenttää, on muuntaa kentän taajuus sellaiseksi, joka on anturin käytettävissä. Tällainen muunnos voidaan saada aikaan yhdistämällä signaalikenttä bias-kenttään käyttämällä taajuussekoittajaa. Mutta sekoittaja voi vähentää anturin avaruudellista resoluutiota.

Wang ja hänen kollegansa välttivät tämän ongelman käyttämällä sen sijaan kubittia anturissa suorittamaan kvanttianalogisen taajuussekoituksen. Kun bias-kenttää sovelletaan kubitille, kubitti muuntaa signaalikentän taajuuden käytettävissä olevalle taajuudelle. Signaalikenttä voidaan sitten analysoida käyttämällä vakiintuneita tunnistustekniikoita.

Kokeissaan ryhmä osoitti onnistuneesti signaalin havaitsemisen taajuudella 150 megahertsiä käyttämällä kubitti-ilmaisinta, jonka taajuus on 2,2 gigahertsiä — ilmaisu, joka olisi mahdotonta ilman kvanttisekoitinta.

Tutkijoiden mukaan järjestelmä voi avata uusia sovelluksia biolääketieteen aloilla, koska se voi tuoda saataville sähköisen tai magneettisen toiminnan taajuudet yhden solun tasolla..

Järjestelmää voitaisiin käyttää myös luonnehtimaan yksityiskohtaisesti eksoottisten materiaalien, kuten 2D-materiaalien, käyttäytymistä, joita tutkitaan intensiivisesti niiden sähkömagneettisten, optisten ja fysikaalisten ominaisuuksien osalta.

Stuttgartin yliopiston tutkijat ovat puolestaan kehitellet kvanttimikrofonia, joka vie kohinanvaimennuksen aivan uuteen ulottuvuuteen.

Tohtori Florian Kaiserin johtama tutkimusryhmä on tutkinut perusrajaa, johon saakka mikrofonin kohinaa voidaan vaimentaa.

Tarkoitusta varten ryhmä kehitti lasermikrofonin, joka oli samanlainen kuin teollisuuskoneiden valvontaan ja vakoilussa käytettävät mikrofonit.

Kuitenkin tällaisen klassisen lasermikrofonin suorituskykyä rajoittaa mittausprosessin aikana esiintyvä sähköinen kohina.

Sitten klassinen laservalo korvattiin erityisesti mukautetulla kvanttivalolla, joka paransi signaali-kohinasuhdetta suoraan 0,57 desibelillä. Tämä ei ehkä vaikuta paljolta ensi silmäyksellä. Se on kuitenkin merkittävä parannus matalassa signaali-kohina -ympäristöissä,

Aiheesta aiemmin:

Älykäs kvanttianturi

Insinöörit osoittavat kvanttiedun

Uudenlaisen kvanttitutkan prototyyppi