Các giới hạn thử nghiệm như suy hao quang học và nhiễu đã ngăn các phép đo tăng cường vướng víu thể hiện lợi thế lượng tử đáng kể về độ nhạy. Trong một nghiên cứu, Nhóm nghiên cứu Quang học và Quang tử tại Tảng đá CU và các đối tác của họ dự đoán và chứng minh những tiến bộ có ý nghĩa trong viễn thám dựa trên sợi quang, được tăng cường lượng tử và thăm dò các vật liệu cảm quang.
Nhóm đã lập mô hình tổn thất bên trong, nhiễu pha bên ngoài và sự kém hiệu quả của một Giao thoa kế Mach-Zehnder. Họ đã sử dụng một nguồn sợi thực tế tạo ra các trạng thái vướng víu Holland-Burnett từ chân không bị ép hai chế độ. Điều này cho thấy những lợi ích tiềm năng của chiến lược dựa trên lượng tử để tăng độ nhạy đồng thời giảm đáng kể tổn thất bên trong và nhược điểm nhiễu pha.
Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng so với các nguồn vướng víu có thể so sánh được, nguồn chân không bị nén hai chế độ phát ra nhiều hơn khoảng 25 lần. photon. Họ dự đoán rằng độ nhạy theo pha có thể tăng tới 28% so với giới hạn tiếng ồn của ảnh chụp.
Greg Krueger, một sinh viên tốt nghiệp trong Nhóm nghiên cứu Quang học và Quang tử và là tác giả đầu tiên của bài báo, cho biết, “Trong khoảnh khắc đó, vật lý lượng tử không phải là thứ để học và làm mà là để tận dụng và phát triển thành lợi thế của chúng ta. Đọc qua các tài liệu về sự vướng víu-cảm biến nâng cao cho thấy một khoảng cách đáng kể giữa việc nhìn thấy vật lý trong phòng thí nghiệm và sử dụng những quan sát đó trong một cảm biến thực tế. Chúng tôi muốn khám phá những gì cần thiết để tạo ra một cảm biến như vậy và mức độ khó khăn của việc đó.”
Công trình mới độc đáo ở chỗ nó kết hợp các tác động của nhiễu pha và tổn thất quang học vào một mô hình duy nhất, mặc dù tác động của chúng đối với các phiên bản cổ điển và lượng tử của cảm biến đã được phân tích trước đó.
Krueger nói, “Những phát hiện của chúng tôi làm nổi bật một số điểm tinh tế trong việc chế tạo một cảm biến thực tế bằng cách sử dụng kỹ thuật chung của phép đo giao thoa photon vướng víu. Chúng tôi cũng thu hút sự chú ý đến ý tưởng mở và phần lớn chưa được khám phá về việc sử dụng các phương pháp cảm biến này với các cảm biến sợi quang, điều này sẽ mở rộng đáng kể phạm vi ứng dụng của kỹ thuật này.”
Trợ lý giáo sư nghiên cứu Lior Cohen cho biết, "Cơ lượng tử' kết quả phản trực giác truyền cảm hứng cho tôi. Để tiếp tục công việc này, chúng tôi có kế hoạch phát triển các cảm biến nhiệt độ đường dài, được tăng cường lượng tử trong sợi.”
Trường Cao đẳng Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng CU Boulder cam kết nghiên cứu lượng tử thông qua Sáng kiến Kỹ thuật Lượng tử, nhằm xây dựng và mở rộng các nỗ lực nghiên cứu trong lĩnh vực này — đặc biệt là trong lĩnh vực cảm biến lượng tử, đó là một thế mạnh độc đáo của trường — đồng thời phát triển và củng cố mối quan hệ với các đối tác địa phương và khu vực. Sáng kiến Kỹ thuật Lượng tử gần đây đã mở một không gian phòng thí nghiệm liên ngành mới dành riêng cho nỗ lực này.
Tạp chí tham khảo:
- Gregory Krueger, Charles Yu, Stephen B. Libby, Robert Mellors, Lior Cohen và Juliet T. Gopinath, “Mô hình thực tế của cảm biến tăng cường vướng víu trong sợi quang,” Opt. bày tỏ 30, 8652-8666 (2022). DOI: 10.1364/OE.451058
