Limitazioni sperimentali come la perdita ottica e il rumore hanno impedito che le misurazioni migliorate dall'entanglement dimostrassero un significativo vantaggio quantistico in termini di sensibilità. In uno studio, il gruppo di ricerca sull'ottica e la fotonica di CU Masso e i loro partner prevedono e dimostrano progressi significativi nel telerilevamento e nel sondaggio quantistico basato su fibra di materiali fotosensibili.
Il gruppo ha modellato la perdita interna, il rumore di fase esterno e l'inefficienza di a Interferometro di Mach-Zehnder. Hanno utilizzato una pratica fonte di fibra che ha creato stati entangled di Holland-Burnett dal vuoto compresso a due modalità. Ciò ha mostrato i potenziali vantaggi di una strategia basata sui quanti per aumentare la sensibilità riducendo notevolmente le perdite interne e gli inconvenienti del rumore di fase.
Il team ha scoperto che, rispetto a fonti entangled comparabili, una fonte di vuoto compresso a due modalità emette circa 25 volte più quantità fotoni. Hanno previsto che la sensibilità di fase potrebbe aumentare fino al 28% al di sopra del limite del rumore di sparo.
Greg Krueger, uno studente laureato del gruppo di ricerca sull'ottica e la fotonica e primo autore dell'articolo, ha affermato: "In quel momento, fisica quantistica è diventato non solo qualcosa su cui imparare e lavorare, ma da sfruttare e progettare a nostro vantaggio. Leggendo la letteratura su aggrovigliamento-il rilevamento potenziato ha rivelato un divario sostanziale tra la visione della fisica in laboratorio e l'utilizzo di tali osservazioni in un sensore pratico. Volevamo esplorare cosa sarebbe stato necessario per creare un sensore del genere e quanto sarebbe stato difficile”.
Il nuovo lavoro è stato unico in quanto ha combinato gli effetti del rumore di fase e delle perdite ottiche in un unico modello, anche se i loro impatti sulle versioni classica e quantistica del sensore erano stati precedentemente analizzati.
Krueger ha detto: “I nostri risultati evidenziano alcuni punti sottili sulla realizzazione di un sensore pratico utilizzando la tecnica generale dell’interferometria di fotoni entangled. Abbiamo anche attirato l’attenzione sull’idea aperta e in gran parte inesplorata di utilizzare questi metodi di rilevamento con sensori a fibra ottica, che amplierebbe notevolmente la gamma di applicazioni della tecnica”.
Il professore assistente di ricerca Lior Cohen ha detto: "Meccanica quantistica' risultati controintuitivi mi hanno ispirato. Per continuare questo lavoro, abbiamo in programma di sviluppare sensori di temperatura a lunga distanza e potenziati in fibra”.
Il CU Boulder College of Engineering and Applied Science è impegnato nella ricerca quantistica attraverso la sua Quantum Engineering Initiative, che mira a costruire ed espandere gli sforzi di ricerca nel campo, specialmente in rilevamento quantistico, che rappresenta un punto di forza unico del college, sviluppando e rafforzando al contempo i legami con i partner locali e regionali. La Quantum Engineering Initiative ha recentemente aperto un nuovo spazio di laboratorio interdisciplinare dedicato a questo impegno.
Riferimento della Gazzetta:
- Gregory Krueger, Charles Yu, Stephen B. Libby, Robert Mellors, Lior Cohen e Juliet T. Gopinath, "Modello realistico di rilevamento potenziato dall'entanglement nelle fibre ottiche", Optare. Esprimere 30, 8652-8666 (2022). DOI: 10.1364/OE.451058
