لقد منعت القيود التجريبية، مثل الفقد البصري والضوضاء، القياسات المعززة للتشابك من إظهار ميزة كمية كبيرة في الحساسية. في دراسة أجرتها مجموعة أبحاث البصريات والضوئيات في CU بولدر وشركاؤهم يتنبأون ويظهرون تقدمًا ملموسًا في الاستشعار عن بعد القائم على الألياف والمعزز الكمي وفحص المواد الحساسة للضوء.
قامت المجموعة بنمذجة الخسارة الداخلية وضوضاء الطور الخارجي وعدم كفاءة أ مقياس تداخل ماخ زيندر. لقد استخدموا مصدرًا عمليًا للألياف أدى إلى إنشاء حالات تشابك هولاند-بورنيت من الفراغ المضغوط ذي الوضعين. أظهر هذا الفوائد المحتملة للاستراتيجية القائمة على الكم لزيادة الحساسية مع تقليل الخسارة الداخلية وعيوب ضوضاء الطور بشكل كبير.
اكتشف الفريق أنه بالمقارنة مع المصادر المتشابكة المماثلة، فإن مصدر الفراغ المضغوط ثنائي الوضع يصدر حوالي 25 ضعفًا الفوتونات. لقد توقعوا أن حساسية الطور قد ترتفع بنسبة تصل إلى 28% فوق حد ضوضاء اللقطة.
قال جريج كروجر، طالب دراسات عليا في مجموعة أبحاث البصريات والضوئيات والمؤلف الأول لهذه الورقة: "في تلك اللحظة، فيزياء الكم لم يصبح شيئًا نتعلمه ونعمل عليه فحسب، بل نستفيد منه ونهندسةه لصالحنا. القراءة من خلال الأدب على تشابككشف الاستشعار المعزز عن وجود فجوة كبيرة بين رؤية الفيزياء في المختبر واستخدام تلك الملاحظات في جهاز استشعار عملي. أردنا استكشاف ما يتطلبه إنشاء مثل هذا المستشعر ومدى صعوبة ذلك.
كان العمل الجديد فريدًا من نوعه من حيث أنه يجمع بين تأثيرات ضوضاء الطور والخسائر الضوئية في نموذج واحد، على الرغم من أن تأثيراتها على الإصدارات الكلاسيكية والكمية من المستشعر قد تم تحليلها مسبقًا.
وقال كروجر "تسلط النتائج التي توصلنا إليها الضوء على بعض النقاط الدقيقة حول صنع مستشعر عملي باستخدام التقنية العامة لقياس تداخل الفوتون المتشابك. كما لفتنا الانتباه أيضًا إلى الفكرة المفتوحة وغير المستكشفة إلى حد كبير المتمثلة في استخدام طرق الاستشعار هذه مع أجهزة استشعار الألياف الضوئية، والتي من شأنها أن توسع نطاق تطبيقات هذه التقنية بشكل كبير.
وقال أستاذ الأبحاث المساعد ليئور كوهين، "ميكانيكا الكملقد ألهمتني النتائج غير المتوقعة. ولمواصلة هذا العمل، لدينا خطط لتطوير مستشعرات درجة حرارة معززة كميًا وبعيدة المدى في الألياف.
تلتزم كلية CU Boulder للهندسة والعلوم التطبيقية بالأبحاث الكمومية من خلال مبادرة الهندسة الكمومية، والتي تهدف إلى بناء وتوسيع الجهود البحثية في هذا المجال - وخاصة في مجال الهندسة الكمومية. الاستشعار الكميوهي نقطة قوة فريدة للكلية - مع تطوير وتعزيز العلاقات مع الشركاء المحليين والإقليميين. افتتحت مبادرة هندسة الكم مؤخرًا مساحة مختبرية جديدة متعددة التخصصات مخصصة لهذا الجهد.
المرجع مجلة:
- جريجوري كروجر، تشارلز يو، ستيفن ب. ليبي، روبرت ميلورز، ليور كوهين، وجولييت تي. جوبيناث، "نموذج واقعي للاستشعار المعزز للتشابك في الألياف الضوئية"، يختار، يقرر. التعبير 30 ، 8652-8666 (2022). DOI: 10.1364/OE.451058
