محدودیت‌های تجربی مانند تلفات نوری و نویز مانع از نشان دادن مزیت کوانتومی قابل توجهی در اندازه‌گیری‌های درهم تنیده شده در حساسیت شده‌اند. در مطالعه ای، گروه تحقیقاتی اپتیک و فوتونیک در CU بولدر و شرکای آنها پیشرفت های معنی داری را در سنجش از دور مبتنی بر فیبر و کوانتومی تقویت شده و کاوش مواد حساس به نور پیش بینی و نشان می دهند.
گروه تلفات داخلی، نویز فاز خارجی و ناکارآمدی a را مدلسازی کردند تداخل سنج ماخ زندر. آنها از یک منبع فیبر عملی استفاده کردند که حالت های درهم تنیده هلند-برنت را از خلاء فشرده دو حالته ایجاد کرد. این نشان دهنده مزایای بالقوه یک استراتژی مبتنی بر کوانتومی برای افزایش حساسیت و در عین حال کاهش شدید تلفات داخلی و نویز فاز است.
این تیم کشف کرد که در مقایسه با منابع درهم تنیده مشابه، یک منبع خلاء فشرده دو حالته حدود 25 برابر بیشتر ساطع می کند. فوتون. آنها پیش بینی کردند که حساسیت فاز ممکن است تا 28 درصد بالاتر از حد نویز شات افزایش یابد.
گرگ کروگر، دانشجوی کارشناسی ارشد در گروه تحقیقاتی اپتیک و فوتونیک و اولین نویسنده این مقاله، گفت: "در آن لحظه، فیزیک کوانتوم تبدیل به چیزی نشد که فقط بتوانیم یاد بگیریم و از طریق آن کار کنیم، بلکه برای استفاده از اهرم و مهندسی به نفع ما تبدیل شد. خواندن از طریق ادبیات در در هم تنیدگیحسگر پیشرفته شکاف قابل توجهی را بین دیدن فیزیک در آزمایشگاه و استفاده از آن مشاهدات در یک حسگر عملی نشان داد. ما می‌خواستیم بررسی کنیم که برای ایجاد چنین سنسوری چه چیزی لازم است و چقدر دشوار است.»
کار جدید از این نظر منحصر به فرد بود که اثرات نویز فاز و تلفات نوری را در یک مدل واحد ترکیب کرد، حتی اگر تأثیر آنها بر نسخه‌های کلاسیک و کوانتومی سنسور قبلاً تحلیل شده بود.
کروگر گفت، یافته‌های ما نکات ظریفی را در ساخت یک حسگر عملی با استفاده از تکنیک عمومی تداخل سنجی فوتون درهم‌تنیده برجسته می‌کند. ما همچنین توجه را به ایده باز و تا حد زیادی ناشناخته استفاده از این روش‌های سنجش با حسگرهای فیبر نوری جلب کردیم که دامنه کاربردهای این تکنیک را تا حد زیادی گسترش می‌دهد.
لیور کوهن، دستیار پژوهشی گفت: "مکانیک کوانتومینتایج غیر شهودی به من الهام بخشید. برای ادامه این کار، ما برنامه‌هایی برای توسعه سنسورهای دمایی در فواصل طولانی با کوانتومی در فیبرها داریم.
کالج مهندسی و علوم کاربردی CU Boulder متعهد به تحقیقات کوانتومی از طریق ابتکار مهندسی کوانتومی خود است که هدف آن ایجاد و گسترش تلاش‌های تحقیقاتی در این زمینه - به ویژه در سنجش کوانتومی، که نقطه قوت منحصر به فرد کالج است - در حالی که در حال توسعه و تقویت روابط با شرکای محلی و منطقه ای است. ابتکار مهندسی کوانتومی اخیراً یک فضای آزمایشگاهی بین‌رشته‌ای جدیدی را که به این تلاش اختصاص داده شده است، افتتاح کرده است.
مرجع مجله:
- گرگوری کروگر، چارلز یو، استفان بی لیبی، رابرت ملورز، لیور کوهن و جولیت تی. گوپینات، "مدل واقعی سنجش درهم تنیدگی در فیبرهای نوری،" انتخاب کنید بیان 30, 8652-8666 (2022). DOI: 10.1364/OE.451058
