Las limitaciones experimentales, como la pérdida óptica y el ruido, han impedido que las mediciones mejoradas por entrelazamiento demuestren una ventaja cuántica significativa en la sensibilidad. En un estudio, el Grupo de Investigación de Óptica y Fotónica de Roca CU y sus socios predicen y demuestran avances significativos en la detección remota y el sondeo de materiales fotosensibles basados en fibra y mejorados cuánticamente.
El grupo modeló la pérdida interna, el ruido de fase externo y la ineficiencia de un Interferómetro de Mach-Zehnder. Utilizaron una fuente de fibra práctica que creó estados entrelazados de Holland-Burnett a partir del vacío comprimido de dos modos. Esto mostró los beneficios potenciales de una estrategia basada en cuántica para aumentar la sensibilidad mientras se reducen en gran medida las pérdidas internas y los inconvenientes del ruido de fase.
El equipo descubrió que, en comparación con fuentes entrelazadas comparables, una fuente de vacío comprimida de dos modos emite alrededor de 25 veces más fotones. Anticiparon que la sensibilidad de fase podría aumentar hasta un 28 % por encima del límite de ruido de disparo.
Greg Krueger, estudiante graduado en el Grupo de Investigación de Óptica y Fotónica y primer autor del artículo, dijo: "En ese momento, la física cuántica se convirtió no solo en algo para aprender y trabajar, sino para aprovechar y diseñar para nuestro beneficio. Lectura a través de la literatura sobre enredo-La detección mejorada reveló una brecha sustancial entre ver la física en el laboratorio y usar esas observaciones en un sensor práctico. Queríamos explorar lo que se necesitaría para crear un sensor de este tipo y lo difícil que sería".
El nuevo trabajo fue único en el sentido de que combinó los efectos del ruido de fase y las pérdidas ópticas en un solo modelo, a pesar de que previamente se habían analizado sus impactos en las versiones clásica y cuántica del sensor.
Kruger dijo, “Nuestros hallazgos resaltan algunos puntos sutiles sobre la fabricación de un sensor práctico utilizando la técnica general de interferometría de fotones entrelazados. También llamamos la atención sobre la idea abierta y en gran parte inexplorada de utilizar estos métodos de detección con sensores de fibra óptica, lo que ampliaría enormemente la gama de aplicaciones de la técnica”.
El profesor asistente de investigación Lior Cohen dijo: "Mecánica cuánticaLos resultados contraintuitivos me inspiraron. Para continuar con este trabajo, tenemos planes para desarrollar sensores de temperatura de larga distancia mejorados cuánticamente en fibras”.
La Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de CU Boulder está comprometida con la investigación cuántica a través de su Iniciativa de Ingeniería Cuántica, que tiene como objetivo construir y expandir los esfuerzos de investigación en el campo, especialmente en detección cuántica, que es una fortaleza única de la universidad, mientras desarrolla y fortalece los lazos con socios locales y regionales. La Iniciativa de Ingeniería Cuántica abrió recientemente un nuevo espacio de laboratorio interdisciplinario dedicado a este esfuerzo.
Referencia de la revista:
- Gregory Krueger, Charles Yu, Stephen B. Libby, Robert Mellors, Lior Cohen y Juliet T. Gopinath, "Modelo realista de detección mejorada por enredos en fibras ópticas" Optar. Rápido 30, 8652-8666 (2022). DOI: 10.1364 / OE.451058
