Laserjärjestelmä mittaa millimetrin tarkkuudella säässä kuin säässä

Bristolin yliopiston tutkijat ovat esitelleet uuden lomittumisesta inspiroituneen mutta sitä käyttämättömän laseretäisyysmittaustekniikan, jolla voidaan mitata etäisyyksiä voimakkaan auringon taustavalon alla.

Julkaistussa uudessa tutkimuksessa tutkijat ovat osoittaneet, että alun perin kvanttiantureille kehitetyt ideat voidaan muuntaa käytännön laserjärjestelmiksi, jotka pystyvät toimimaan todellisissa ympäristöissä.

Auringonvalon ja ilmakehän olosuhteiden aiheuttama häiritsevä "kohina" on yksi pitkän kantaman optisen havainnoinnin suurimmista haasteista.

Tämän kohinarajoitteen voittamiseksi tiimi otti inspiraatiota kvanttiefektistä, joka tunnetaan nimellä "energia-aika lomittuminen". Sen sijaan he kehittivät klassiseen laseriin perustuvan energia-aika korreloidun lähteen, joka säilyttää kvanttivalaistukselle tyypillisen huomattavan kohinanvaimennuksen. Lisäksi ylittää samalla kvanttikirkkausrajoituksen yli kuudella kertaluvulla, mikä tekee siitä erittäin sopivan käytännön kaukokartoitussovelluksiin

Järjestelmä mittasi yliopiston kampuksella Queens Buildingin ja Wills Memorial Buildingin välisen etäisyyden yli 0,1 millimetrin tarkkuudella noin 155 metrin matkalla vaihtelevista auringonvalosta ja sääolosuhteista huolimatta.

Mittaukset tehtiin laserin teholla, joka oli selvästi tavallisen laserosoittimen tehoa pienempi, ja ne kestivät vain kymmenesosan sekuntia.

Muokkaamalla ja vaihtamalla nopeasti laserpulssien väriä optisten kuitujen ja elektronisten modulaattoreiden avulla tutkijat tuottivat signaaleja, joilla oli suunniteltuja korrelaatioita, jotka käyttäytyvät samalla tavalla kuin kvanttiversiot, niiden hylätessä taustakohinaa. Ratkaisevasti nämä signaalit ovat miljoonia kertoja kirkkaampia kuin tyypilliset kvanttivalonlähteet.

Tutkimuksen vetäjät professori John Rarity ja tohtori Weije Nie, kommentoivat: ”Tämä työ käsittelee kvanttiantureissa pitkään ollutta kysymystä – voidaanko kvanttikokeissa havaitut edut toistaa käyttämällä käytännöllisempiä teknologioita.”

”Tuloksemme osoittavat, että voimakas kohinanvaimennus ei välttämättä vaadi todellista kvanttilomittumista. Huolellisesti suunnitellut klassiset korrelaatiot voivat tarjota monia samoja käytännön hyötyjä ja pysyä samalla skaalautuvina ja luotettavina.”

Kokeet tehtiin täydessä päivänvalossa ja vaihtelevissa sääolosuhteissa, mikä osoitti, että järjestelmä voi toimia luotettavasti myös valvottujen laboratorioympäristöjen ulkopuolella.