Експериментальні обмеження, такі як оптичні втрати та шум, не дозволили вимірюванням із покращенням заплутаності продемонструвати значну квантову перевагу чутливості. У дослідженні Дослідницької групи оптики та фотоніки в КУ Валун та їхні партнери передбачають і демонструють значні досягнення у сфері дистанційного зондування та зондування фоточутливих матеріалів на основі оптоволокна, з квантовим покращенням.
Група змоделювала внутрішні втрати, зовнішній фазовий шум і неефективність a Інтерферометр Маха-Цандера. Вони використовували практичне джерело волокна, яке створювало заплутані стани Холланда-Бернетта з двомодового стиснутого вакууму. Це показало потенційні переваги квантової стратегії для підвищення чутливості при значному зниженні внутрішніх втрат і недоліків фазового шуму.
Команда виявила, що порівняно з аналогічними заплутаними джерелами, двомодове джерело стисненого вакууму випромінює приблизно в 25 разів більше фотонів. Вони передбачали, що фазова чутливість може зрости на 28% вище межі пострілового шуму.
Грег Крюгер, аспірант Дослідницької групи оптики та фотоніки та перший автор статті, сказав: «У той момент, квантова фізика стало не тим, що потрібно лише вчитися та працювати, а й використовувати та розробляти на нашу користь. Ознайомлення з літературою по заплутаність-покращене відчуття виявило суттєвий розрив між баченням фізики в лабораторії та використанням цих спостережень у практичному датчику. Ми хотіли дослідити, що знадобиться, щоб створити такий датчик, і наскільки це буде важко».
Нова робота була унікальною тим, що об’єднала ефекти фазового шуму та оптичних втрат в єдину модель, навіть незважаючи на те, що їхній вплив на класичну та квантову версії датчика було проаналізовано раніше.
Крюгер сказав, «Наші висновки підкреслюють деякі тонкощі створення практичного датчика за допомогою загальної техніки інтерферометрії заплутаних фотонів. Ми також звернули увагу на відкриту та майже не досліджену ідею використання цих методів зондування з волоконно-оптичними датчиками, що значно розширило б спектр застосування техніки».
Доцент професор Ліор Коен сказав: "Квантова механікаМене надихнули суперечливі результати. Щоб продовжити цю роботу, ми плануємо розробити датчики температури на великій відстані у волокнах».
CU Boulder College of Engineering and Applied Science прихильний до квантових досліджень через свою Ініціативу квантової інженерії, яка спрямована на створення та розширення дослідницьких зусиль у цій галузі — особливо в квантове зондування, що є унікальною сильною стороною коледжу — при цьому розвивати та зміцнювати зв’язки з місцевими та регіональними партнерами. Ініціатива квантової інженерії нещодавно відкрила нову міждисциплінарну лабораторію, присвячену цим зусиллям.
Довідка з журналу:
- Грегорі Крюгер, Чарльз Ю, Стівен Б. Ліббі, Роберт Меллорс, Ліор Коен і Джульєт Т. Гопінат, «Реалістична модель сприйняття заплутаності в оптичних волокнах», Opt. Експрес 30, 8652-8666 (2022). DOI: 10.1364/OE.451058
