מגבלות ניסוי כגון אובדן אופטי ורעש מנעו מדידות משופרות הסתבכות להפגין יתרון קוונטי משמעותי ברגישות. במחקר, קבוצת המחקר של אופטיקה ופוטוניקה ב CU בולדר ושותפיהם חוזים ומדגימים התקדמות משמעותית בחישה מרחוק מבוססת סיבים, משופרת קוונטית וחיטוט של חומרים רגישים לאור.
הקבוצה עיצבה את האובדן הפנימי, רעשי הפאזה החיצוניים וחוסר היעילות של א אינטרפרומטר מאך-זהנדר. הם השתמשו במקור סיבים מעשי שיצר מצבים מסובכים של הולנד-ברנט מהוואקום הסחוט של שני המצבים. זה הראה את היתרונות הפוטנציאליים של אסטרטגיה מבוססת קוונטים להגברת הרגישות תוך צמצום משמעותי של אובדן פנימי וחסרונות רעש פאזה.
הצוות גילה שבהשוואה למקורות סבוכים דומים, מקור ואקום סחוט דו-מצבי פולט בערך פי 25 יותר פוטונים. הם ציפו שרגישות הפאזה עשויה לעלות עד 28% מעל גבול רעש הירי.
גרג קרוגר, סטודנט לתואר שני בקבוצת המחקר של אופטיקה ופוטוניקה ומחבר ראשון בעיתון, אמר: "ברגע הזה, פיזיקת הקוונטים הפך לא למשהו שפשוט ללמוד ולעבוד דרכו, אלא למנף ולהנדס לטובתנו. קריאה בספרות על הסתבכותחישה משופרת חשפה פער משמעותי בין ראיית הפיזיקה במעבדה לבין שימוש בתצפיות אלו בחיישן מעשי. רצינו לחקור מה יידרש כדי ליצור חיישן כזה וכמה קשה זה יהיה".
העבודה החדשה הייתה ייחודית בכך שהיא שילבה את ההשפעות של רעשי פאזה והפסדים אופטיים לדגם אחד, למרות שהשפעותיהם על גרסאות קלאסיות וקוונטיות של החיישן נותחו בעבר.
קרוגר אמר, "הממצאים שלנו מדגישים כמה נקודות עדינות ביצירת חיישן מעשי באמצעות הטכניקה הכללית של התערבות פוטון סבוכה. הפנינו את תשומת הלב גם לרעיון הפתוח והלא נחקר ברובו של שימוש בשיטות החישה הללו עם חיישני סיבים אופטיים, מה שירחיב מאוד את מגוון היישומים של הטכניקה".
עוזר פרופסור למחקר ליאור כהן אמר: "מכניקה קוואנטיתתוצאות מנוגדות לאינטואיציה נתנו לי השראה. כדי להמשיך בעבודה הזו, יש לנו תוכניות לפתח חיישני טמפרטורה משופרים קוונטיים למרחקים ארוכים בסיבים".
מכללת CU Boulder להנדסה ומדע יישומי מחויבת למחקר קוונטי באמצעות יוזמת ההנדסה הקוונטית שלה, שמטרתה לבנות ולהרחיב את מאמצי המחקר בתחום - במיוחד בתחום חישה קוונטית, המהווה חוזק ייחודי של המכללה - תוך פיתוח וחיזוק הקשרים עם שותפים מקומיים ואזוריים. יוזמת ההנדסה הקוונטית פתחה לאחרונה חלל מעבדה בינתחומי חדש המוקדש למאמץ זה.
עיון ביומן:
- גרגורי קרוגר, צ'ארלס יו, סטיבן בי ליבי, רוברט מלורס, ליאור כהן וג'ולייט טי גופינאת, "מודל ריאליסטי של חישה מוגברת של הסתבכות בסיבים אופטיים," העדיף. אֶקְסְפּרֶס 30, 8652-8666 (2022). DOI: 10.1364/OE.451058
