Новый квантовый датчик выходит за пределы оптических измерений с помощью запутанности

Прочитано: 79 раз(а)


Корейский научно-исследовательский институт стандартов и науки (KRISS) разработал новую технологию квантового датчика, которая позволяет измерять возмущения в инфракрасной области с помощью видимого света, используя явление квантовой запутанности. Это позволит проводить недорогие и высокопроизводительные ИК-оптические измерения, которые раньше сопровождались ограничениями в получении качественных результатов.

Работа опубликована в журнале Quantum Science and Technology.

Когда пара фотонов, наименьшая единица световых частиц, связана квантовой запутанностью , они разделяют связанное квантовое состояние независимо от их соответствующего расстояния. Недавно разработанный необнаруженный квантовый датчик фотонов представляет собой удаленный датчик, который использует два источника света, которые воссоздают такую ​​квантовую запутанность.

Необнаруженный фотон (холостой) относится к фотону, который движется к цели измерения и возвращается обратно. Вместо того, чтобы напрямую измерять этот фотон, необнаруженный фотонный датчик измеряет другой фотон пары, которая связана квантовой запутанностью, чтобы получить информацию о цели.

Квантовое зондирование, основанное на необнаруженных фотонах, — это зарождающаяся технология, которая была реализована только в последнее десятилетие. Поскольку технология все еще находится на ранней стадии развития, мировое исследовательское сообщество продолжает активно участвовать в гонке разработок. Необнаруженный квантовый датчик фотонов, разработанный KRISS, отличается от предыдущих исследований основными фотометрическими устройствами — фотодетектором и интерферометром.

Фотодетектор — это устройство, которое преобразует свет в выходной электрический сигнал. Существующие высокопроизводительные фотодетекторы в значительной степени ограничивались полосой пропускания видимого света. Хотя длины волн в инфракрасном диапазоне полезны для измерений в различных приложениях во многих областях, доступных детекторов либо не было, либо были только детекторы с плохими характеристиками.

Это последнее исследование KRISS позволило использовать детекторы видимого света для измерения состояния света в инфракрасном диапазоне, что обеспечивает эффективные измерения без необходимости дорогостоящего и энергоемкого оборудования. Его можно использовать в широком спектре приложений, включая неразрушающее измерение трехмерных структур, биометрию и анализ газовых составов.

Еще одним важным элементом прецизионных оптических измерений является интерферометр — устройство, которое получает сигналы путем объединения нескольких лучей света, проходящих по разным путям. Обычные квантовые датчики необнаруженных фотонов в основном используют простые интерферометры Майкельсона, которые используют простые пути света, что ограничивает количество целей, которые можно измерить.

Датчик, разработанный KRISS, реализует гибридный интерферометр, который может гибко изменять пути света в зависимости от целевого объекта, что значительно улучшает масштабируемость. Таким образом, датчик пригоден для адаптации к различным требованиям окружающей среды, поскольку его можно модифицировать в зависимости от размера или формы измеряемого объекта.

Группа квантовой оптики KRISS представила теоретический анализ факторов, определяющих ключевые показатели производительности квантовых датчиков, и эмпирически продемонстрировала их эффективность с использованием гибридного интерферометра.

Исследовательская группа отразила свет в инфракрасном диапазоне на трехмерный образец, который нужно было измерить, и измерила запутанные фотоны в видимом диапазоне, чтобы получить изображение образца, включая его глубину и ширину. Команда успешно реконструировала трехмерное инфракрасное изображение на основе измерений, проведенных в видимом диапазоне.

Пак Хи Су, руководитель группы квантовой оптики в KRISS, сказал: «Это прорывной пример, который преодолел ограничения обычного оптического зондирования, используя принципы квантовой оптики». Он добавил, что KRISS «продолжит дальнейшие исследования по практическому применению технологии за счет сокращения времени измерения и увеличения разрешения датчика».

Новый квантовый датчик выходит за пределы оптических измерений с помощью запутанности



Новости партнеров