Un nouveau modèle de fibres optiques fait progresser la détection quantique

Les limitations expérimentales telles que la perte optique et le bruit ont empêché les mesures améliorées par enchevêtrement de démontrer un avantage quantique significatif en termes de sensibilité. Dans une étude, le groupe de recherche en optique et photonique de Rocher CU et leurs partenaires prédisent et démontrent des avancées significatives dans la télédétection à base de fibres et l'amélioration quantique et le sondage de matériaux photosensibles.

Le groupe a modélisé la perte interne, le bruit de phase externe et l'inefficacité d'un Interféromètre Mach-Zehnder. Ils ont utilisé une source de fibres pratique qui a créé des états intriqués de Holland-Burnett à partir du vide comprimé à deux modes. Cela a montré les avantages potentiels d'une stratégie basée sur le quantum pour augmenter la sensibilité tout en réduisant considérablement les pertes internes et les inconvénients du bruit de phase.

L'équipe a découvert que par rapport à des sources intriquées comparables, une source de vide comprimé à deux modes émet environ 25 fois plus de photons. Ils prévoyaient que la sensibilité de phase pourrait augmenter jusqu'à 28 % au-dessus de la limite de bruit de grenaille.

Greg Krueger, étudiant diplômé du groupe de recherche en optique et photonique et premier auteur de l'article, a déclaré : "À ce moment, la physique quantique est devenu non pas quelque chose à apprendre et à travailler, mais à exploiter et à concevoir à notre avantage. En parcourant la littérature sur enchevêtrement-la détection améliorée a révélé un écart substantiel entre la visualisation de la physique en laboratoire et l'utilisation de ces observations dans un capteur pratique. Nous voulions explorer ce qu'il faudrait pour créer un tel capteur et à quel point cela serait difficile.

Le nouveau travail était unique en ce qu'il combinait les effets du bruit de phase et des pertes optiques dans un seul modèle, même si leurs impacts sur les versions classiques et quantiques du capteur avaient déjà été analysés.

Krueger a dit, « Nos découvertes mettent en évidence quelques points subtils sur la fabrication d'un capteur pratique utilisant la technique générale de l'interférométrie à photons intriqués. Nous avons également attiré l'attention sur l'idée ouverte et largement inexplorée d'utiliser ces méthodes de détection avec des capteurs à fibre optique, ce qui élargirait considérablement la gamme d'applications de la technique.

Le professeur adjoint de recherche Lior Cohen a déclaré : "Mécanique quantique' des résultats contre-intuitifs m'ont inspiré. Pour poursuivre ce travail, nous prévoyons de développer des capteurs de température longue distance à amélioration quantique dans les fibres.

Le CU Boulder College of Engineering and Applied Science s'est engagé dans la recherche quantique par le biais de son initiative d'ingénierie quantique, qui vise à construire et à étendre les efforts de recherche dans le domaine - en particulier dans détection quantique, qui est une force unique du collège — tout en développant et renforçant les liens avec les partenaires locaux et régionaux. La Quantum Engineering Initiative a récemment ouvert un nouvel espace de laboratoire interdisciplinaire dédié à cet effort.

Journal de référence:

1. Gregory Krueger, Charles Yu, Stephen B. Libby, Robert Mellors, Lior Cohen et Juliet T. Gopinath, "Modèle réaliste de détection améliorée par enchevêtrement dans les fibres optiques", Opter. Express 30, 8652-8666 (2022). EST CE QUE JE: 10.1364/OE.451058