ข้อจำกัดในการทดลอง เช่น การสูญเสียทางแสงและสัญญาณรบกวน ทำให้การวัดที่ปรับปรุงด้วยการพัวพันไม่แสดงให้เห็นข้อได้เปรียบทางควอนตัมที่สำคัญในด้านความไว ในการศึกษากลุ่มวิจัยด้านทัศนศาสตร์และโฟโตนิกส์ที่ CU โบลเดอร์ และพันธมิตรของพวกเขาทำนายและแสดงให้เห็นถึงความก้าวหน้าที่สำคัญในการสำรวจระยะไกลและการตรวจวัดวัสดุไวแสงที่ใช้ไฟเบอร์และเสริมควอนตัม
กลุ่มนี้สร้างแบบจำลองการสูญเสียภายใน สัญญาณรบกวนจากเฟสภายนอก และความไร้ประสิทธิภาพของก อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์แบบมัค-เซนเดอร์. พวกเขาใช้แหล่งกำเนิดไฟเบอร์ที่ใช้งานได้จริงซึ่งสร้างสภาวะที่ฮอลแลนด์-เบอร์เน็ตต์พันกันจากสุญญากาศแบบบีบสองโหมด สิ่งนี้แสดงให้เห็นถึงประโยชน์ที่เป็นไปได้ของกลยุทธ์แบบควอนตัมในการเพิ่มความไว ในขณะเดียวกันก็ลดการสูญเสียภายในและข้อเสียของสัญญาณรบกวนเฟสได้อย่างมาก
ทีมงานค้นพบว่าเมื่อเปรียบเทียบกับแหล่งกำเนิดที่พัวพันกับแหล่งกำเนิดสุญญากาศแบบบีบสองโหมดจะปล่อยก๊าซออกมามากกว่าประมาณ 25 เท่า โฟตอน. พวกเขาคาดการณ์ว่าความไวของเฟสอาจเพิ่มขึ้นสูงถึง 28% เหนือขีดจำกัดสัญญาณรบกวนช็อต
Greg Krueger นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจากกลุ่มวิจัยด้านทัศนศาสตร์และโฟโตนิกส์และเป็นผู้เขียนรายงานฉบับแรกกล่าวว่า “ในขณะนั้น ฟิสิกส์ควอนตัม ไม่ใช่สิ่งที่เพียงเรียนรู้และทำงาน แต่เพื่อใช้ประโยชน์และออกแบบเพื่อข้อได้เปรียบของเรา การอ่านวรรณกรรมเรื่อง สิ่งกีดขวาง-การตรวจจับที่ได้รับการปรับปรุงเผยให้เห็นช่องว่างที่สำคัญระหว่างการมองเห็นฟิสิกส์ในห้องแล็บและการใช้การสังเกตเหล่านั้นในเซ็นเซอร์ที่ใช้งานได้จริง เราต้องการสำรวจว่าต้องใช้อะไรบ้างในการสร้างเซนเซอร์ดังกล่าว และจะยากเพียงใด”
งานใหม่นี้มีเอกลักษณ์เฉพาะตรงที่รวมผลกระทบของสัญญาณรบกวนเฟสและการสูญเสียทางแสงไว้ในแบบจำลองเดียว แม้ว่าก่อนหน้านี้จะมีการวิเคราะห์ผลกระทบที่มีต่อเซ็นเซอร์รุ่นคลาสสิกและควอนตัมแล้วก็ตาม
ครูเกอร์กล่าวว่า “การค้นพบของเราเน้นย้ำประเด็นเล็กๆ น้อยๆ ในการสร้างเซ็นเซอร์ที่ใช้งานได้จริงโดยใช้เทคนิคทั่วไปของโฟตอนอินเทอร์เฟอโรเมทที่พันกัน นอกจากนี้เรายังดึงความสนใจไปที่แนวคิดที่เปิดกว้างและยังไม่มีการสำรวจมากนักในการใช้วิธีการตรวจจับเหล่านี้กับเซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสง ซึ่งจะขยายขอบเขตการใช้งานสำหรับเทคนิคนี้ได้อย่างมาก”
ผู้ช่วยศาสตราจารย์วิจัย Lior Cohen กล่าวว่า "กลศาสตร์ควอนตัม' ผลลัพธ์ที่ขัดกับสัญชาตญาณเป็นแรงบันดาลใจให้ฉัน เพื่อสานต่องานนี้ เรามีแผนที่จะพัฒนาเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิระยะไกลที่ปรับปรุงด้วยควอนตัมในเส้นใย”
วิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์และวิทยาศาสตร์ประยุกต์ CU Boulder มุ่งมั่นที่จะวิจัยควอนตัมผ่านโครงการริเริ่มวิศวกรรมควอนตัม ซึ่งมีเป้าหมายเพื่อสร้างและขยายความพยายามด้านการวิจัยในสาขานี้ — โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน การตรวจจับควอนตัมซึ่งเป็นจุดแข็งอันเป็นเอกลักษณ์ของวิทยาลัย ในขณะเดียวกันก็พัฒนาและกระชับความสัมพันธ์กับพันธมิตรในระดับท้องถิ่นและระดับภูมิภาค เมื่อเร็วๆ นี้ Quantum Engineering Initiative ได้เปิดพื้นที่ห้องปฏิบัติการสหวิทยาการแห่งใหม่ที่อุทิศให้กับความพยายามนี้
การอ้างอิงวารสาร:
- Gregory Krueger, Charles Yu, Stephen B. Libby, Robert Mellors, Lior Cohen และ Juliet T. Gopinath, "แบบจำลองที่สมจริงของการตรวจจับที่ปรับปรุงการพัวพันในเส้นใยนำแสง" เลือก. ด่วน 30-8652 (8666). ดอย: 10.1364/OE.451058
