Gennembrud baner vej for fotonisk sansning ved den ultimative kvantegrænse

Et Bristol-ledet team af fysikere har fundet en måde at betjene massefremstillede fotoniske sensorer ved kvantegrænsen. Dette gennembrud baner vejen for praktiske anvendelser såsom overvågning af drivhusgasser og kræftdetektion.

Sensorer er en konstant del af vores hverdag. Selvom de ofte ikke opfattes, leverer sensorer kritisk information, der er afgørende for moderne sundhedspleje, sikkerhed og miljøovervågning. Moderne biler alene indeholder over 100 sensorer, og dette antal vil kun stige.

Kvanteregistrering er klar til at revolutionere nutidens sensorer og øge den ydeevne, de kan opnå, markant. Mere præcise, hurtigere og pålidelige målinger af fysiske mængder kan have en transformativ effekt på alle områder af videnskab og teknologi, inklusive vores daglige liv.

Imidlertid er de fleste kvanteregistreringssystemer afhængige af specielle sammenfiltrede eller sammenklemte tilstande af lys eller stof, som er svære at generere og opdage. Dette er en stor hindring for at udnytte den fulde kraft af kvantebegrænsede sensorer og implementere dem i virkelige scenarier.

I et papir offentliggjort i Physical Review Letters , har et team af fysikere ved universiteterne i Bristol, Bath og Warwick vist, at det er muligt at udføre højpræcisionsmålinger af vigtige fysiske egenskaber uden behov for sofistikerede kvantetilstande af lys og detektionsskemaer.

Nøglen til dette gennembrud er brugen af ​​ringresonatorer - bittesmå racerbanestrukturer, der leder lyset i en sløjfe og maksimerer dets interaktion med prøven under undersøgelse. Det er vigtigt, at ringresonatorer kan massefremstilles ved hjælp af de samme processer som chipsene i vores computere og smartphones.

Alex Belsley, Quantum Engineering Technology Labs (QET Labs) Ph.D. studerende og hovedforfatter af værket, sagde:"Vi er et skridt tættere på alle integrerede fotoniske sensorer, der opererer ved grænserne for detektion pålagt af kvantemekanikken."

Anvendelse af denne teknologi til at registrere ændringer i absorption eller brydningsindeks kan bruges til at identificere og karakterisere en bred vifte af materialer og biokemiske prøver med topiske anvendelser fra overvågning af drivhusgasser til kræftpåvisning.

Lektor Jonathan Matthews, meddirektør for QETLabs og medforfatter af arbejdet, udtalte:"Vi er virkelig begejstrede over de muligheder, dette resultat giver:vi ved nu, hvordan man bruger massefremstillede processer til at konstruere fotoniske sensorer i chipskala, der fungerer på kvantegrænsen." + Udforsk yderligere

Fysikere udvikler kvanteforstærkede sensorer til virkelige applikationer