Заплутані атоми покращують техніку томографії – Physics World

Дослідники в Університет Копенгагена в Данії знайшли спосіб підвищити чутливість стандартної методики вимірювання, відомої як магнітно-індукційна томографія, за стандартну квантову межу. Удосконалений метод може знайти застосування в біо- та медичному зондуванні.

У магнітно-індукційній томографії магнітне поле, створюване котушкою зі струмом, створює дрібні вихрові струми в зразку, що аналізується. Ці струми, у свою чергу, змінюють магнітне поле, яке виявляється за допомогою сукупного спіну (або намагніченості) атомного магнітометра. Властивості виявленого поля дають інформацію про електропровідність і магнітну проникність зразка.

Методика використовується в геофізичних дослідженнях, для неруйнівного тестування металевих об’єктів, а також у медичній візуалізації. Але його чутливість обмежена так званою квантовою межею або квантовими флуктуаціями (невизначеністю) сукупного обертання датчика.

«Дійсно, квантова механіка та принцип невизначеності диктують, що напрямок обертання не можна визначити з довільною точністю», — пояснює Євген Ползик, який керував цим новим дослідженням. «Грубо кажучи, в сенсорі, який містить N атомних спінів, напрямок колективного спіну не можна визначити з кутовою точністю, кращою ніж 1/√N, і це те, що ми називаємо стандартною квантовою межею (SQL)».

Зменшення невизначеності

Ползік і його колеги показали, що цю невизначеність можна зменшити за допомогою атомного магнітометра, що містить атоми, чиї спіни переплутані, щоб створити так званий спіновий стиснутий стан. Кутова невизначеність однієї з проекцій цього стану нижче SQL. Дослідники організували протокол магнітно-індукційної томографії таким чином, щоб корисний сигнал містився точно в проекції зі зниженою невизначеністю. Цей підхід забезпечує чутливість SQL, яка майже вдвічі перевищує чутливість звичайних атомних магнітометрів.

«Звичайні методи магнітно-індукційної томографії використовують котушку для виявлення сигналу», — пояснює Ползік. «Такі котушки мають внутрішній тепловий шум, а також сприйнятий шум навколишнього середовища, який обмежує чутливість. Ми використали атомний датчик зі спінів, шум якого обмежений лише внутрішніми квантовими флуктуаціями. Це дозволило нам значно підвищити чутливість порівняно зі звичайними підходами».

Атомний магнітометр вимірює провідність серця

Дослідники кажуть, що тепер вони планують використовувати свій метод у біо- та медичному зондуванні, і, зокрема, сподіваються розвивати його для отримання зображень внутрішніх органів, включаючи серце і навіть мозок.

«Ми також плануємо продовжити роботу над цією магнітно-індукційною томографією з квантовим посиленням з метою подальшого покращення її чутливості та просторової роздільної здатності», — розповідає Ползік. Світ фізики.

Дослідження детально описано в Physical Review Letters,.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. Автомобільні / електромобілі, вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• BlockOffsets. Модернізація екологічної компенсаційної власності. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/entangled-atoms-enhance-tomography-technique/