量子傳感器的振動突破

 由布里斯托大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個科學(xué)家小組發(fā)現(xiàn)了一種可用于構(gòu)建超高精度量子傳感器的新方法。

當(dāng)單個原子發(fā)射光，它們在稱為光子離散分組這樣做。

當(dāng)測量這種光時，這種離散或“顆粒”特性導(dǎo)致其亮度的波動特別小，因為兩個或多個光子不會同時發(fā)射。

這種特性對于開發(fā)未來量子技術(shù)特別有用，其中低波動是關(guān)鍵，并且已經(jīng)引起人們對工程系統(tǒng)的興趣激增，這些工程系統(tǒng)在發(fā)光時像原子一樣起作用，但其性質(zhì)更容易定制。

這些已知的“人造原子”通常由固體材料制成，實際上是更大的物體，其中振動的存在是不可避免的，并且通常被認(rèn)為是有害的。

然而，由布里斯托大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個合作團(tuán)隊現(xiàn)在已經(jīng)確定，人造原子中的這些自然發(fā)生的振動可以令人驚訝地導(dǎo)致比天然原子系統(tǒng)中存在的亮度波動更大的抑制。

這些作者，包括來自謝菲爾德大學(xué)和曼徹斯特大學(xué)的學(xué)者，表明這些低波動可用于構(gòu)建量子傳感器，這些量子傳感器本質(zhì)上比沒有振動的量子傳感器更準(zhǔn)確。

布里斯托大學(xué)物理學(xué)院研究和量子工程講師的首席研究員Dara McCutcheon博士說：“這項研究的意義非常深遠(yuǎn)。

“通常人們總是認(rèn)為這些相對較大的人造原子中存在的振動對它們發(fā)出的光是有害的，因為通常振動會使能量水平相互沖擊，產(chǎn)生的波動會印在發(fā)射的光子上。

“這里發(fā)生的事情是，在低溫下，振動環(huán)境起到冷卻系統(tǒng)的作用 - 從某種意義上說，它會凍結(jié)能量水平，從而抑制發(fā)射光子的波動。”

這項工作指向了這些人造原子的新愿景，其中它們的固態(tài)特性實際上被用于產(chǎn)生無法使用天然原子系統(tǒng)制造的光。

它還打開了一個新的應(yīng)用程序的大門，這些應(yīng)用程序使用人工原子進(jìn)行量子增強(qiáng)傳感，范圍從可用于測量大腦信號的小規(guī)模磁力測定，一直到全尺寸引力波探測，揭示宇宙過程在星系的中心。