Ograniczenia eksperymentalne, takie jak straty optyczne i szum, uniemożliwiły pomiarom wzmocnionym splątaniem wykazanie znaczącej przewagi kwantowej w zakresie czułości. W badaniu przeprowadzonym przez Grupę Badawczą Optyki i Fotoniki przy ul CU Głaz i ich partnerzy przewidują i wykazują znaczące postępy w opartej na światłowodach, wzmocnionej kwantowo teledetekcji i sondowaniu materiałów światłoczułych.
Grupa modelowała straty wewnętrzne, szum fazy zewnętrznej i nieefektywność układu A Interferometr Macha-Zehndera. Wykorzystali praktyczne źródło włókien, które wytworzyły stany splątane Hollanda-Burnetta z dwumodowej ściśniętej próżni. Pokazało to potencjalne korzyści strategii opartej na kwantach w zakresie zwiększania czułości przy jednoczesnym znacznym zmniejszeniu strat wewnętrznych i wad związanych z szumem fazowym.
Zespół odkrył, że w porównaniu z porównywalnymi źródłami splątanymi, dwumodowe źródło próżni ściśniętej emituje około 25 razy więcej fotony. Przewidywali, że czułość fazowa może wzrosnąć aż o 28% powyżej limitu szumu wystrzału.
Greg Krueger, absolwent w Grupie Badawczej Optyki i Fotoniki i pierwszy autor artykułu, powiedział: "W tym momencie, fizyka kwantowa stało się czymś, czego nie można się po prostu uczyć i pracować, ale wykorzystać i opracować na naszą korzyść. Przeglądając literaturę dot uwikłanie- ulepszone wykrywanie ujawniło znaczną rozbieżność między obserwowaniem fizyki w laboratorium a wykorzystaniem tych obserwacji w praktycznym czujniku. Chcieliśmy sprawdzić, czego potrzeba, aby stworzyć taki czujnik i jak trudne byłoby to.”
Nowa praca była wyjątkowa, ponieważ połączyła wpływ szumu fazowego i strat optycznych w jeden model, mimo że wcześniej analizowano ich wpływ na klasyczne i kwantowe wersje czujnika.
Krueger powiedział, „Nasze odkrycia podkreślają pewne subtelne punkty dotyczące tworzenia praktycznego czujnika przy użyciu ogólnej techniki interferometrii splątanych fotonów. Zwróciliśmy także uwagę na otwartą i w dużej mierze niezbadaną koncepcję wykorzystania tych metod wykrywania z czujnikami światłowodowymi, co znacznie rozszerzyłoby zakres zastosowań tej techniki”.
Asystent profesora ds. badań Lior Cohen powiedział: "Mechanika kwantowaZainspirowały mnie sprzeczne z intuicją wyniki. Aby kontynuować tę pracę, mamy plany opracowania wzmocnionych kwantowo, dalekosiężnych czujników temperatury we włóknach”.
Wyższa Szkoła Inżynierii i Nauk Stosowanych CU Boulder angażuje się w badania kwantowe w ramach inicjatywy Quantum Engineering Initiative, której celem jest budowanie i rozszerzanie wysiłków badawczych w tej dziedzinie — szczególnie w wykrywanie kwantowe, co stanowi wyjątkową siłę uczelni — przy jednoczesnym rozwijaniu i wzmacnianiu więzi z partnerami lokalnymi i regionalnymi. Inicjatywa Inżynierii Kwantowej otworzyła niedawno nową interdyscyplinarną przestrzeń laboratoryjną poświęconą tym wysiłkom.
Referencje czasopisma:
- Gregory Krueger, Charles Yu, Stephen B. Libby, Robert Mellors, Lior Cohen i Juliet T. Gopinath, „Realistyczny model wykrywania wzmocnionego splątaniem w światłowodach”, Optować. Wyrazić 30, 8652-8666 (2022). DOI: 10.1364/OE.451058
