Enerji Departamentinin Oak Ridge Milli Laboratoriyasından olan tədqiqatçılar, materialların xarakteristikası, təkmilləşdirilmiş görüntüləmə, bioloji və tibbi tətbiqlər də daxil olmaqla, geniş sahələrdə istifadə oluna bilən yeni bir irəliləyiş olan hissetmə cihazlarını təkmilləşdirmək üçün kvant mexanikasından istifadədə böyük bir addım atdılar. .

Kvant mexanikası hissəciklərin və dalğaların xüsusiyyətlərinə malik olan son dərəcə kiçik obyektləri necə başa düşməkdir. Onun zondlama cihazlarının təkmilləşdirilməsində tətbiqi başqa cür əldə edilə bilməyəcək daha dəqiq ölçmələrə nail olmaq məqsədi daşıyır. Kvant tədqiqi müxtəlif çətin mühitlərdə və tətbiqlərdə, o cümlədən sualtı boru kəmərlərində neft sızmalarının aşkarlanması, bioloji nümunələrin araşdırılması , tibbi cihazların təkmilləşdirilməsi və kainatdakı qaranlıq materiyanın aşkarlanmasında istifadə olunur.

ORNL və Oklahoma Universitetinin alimləri paralel kvantla gücləndirilmiş hissləri həyata keçirmək üçün işığın kvant hallarının unikal xüsusiyyətlərindən istifadə ediblər. Bu təcrübədə istifadə edilən işıq növü klassik işıqdan daha az səs-küyə malik sıxılmış vəziyyətlərdə və ya insan gözünə görünən elektromaqnit dalğa uzunluğuna malik işıqdır.

Bu nəticələr yüksək paralel məkanda həll edilmiş kvantla gücləndirilmiş zondlama üsulları və kompleks kvant algılama və kvant görüntüləmə platformaları üçün qapı açır . Bu tədqiqat kvant işığından istifadə edərək kvant təkmilləşdirilmiş plazmonik zondlama üzərində əvvəlki işlərə əsaslanır ki, bu da plazmonik sensorların kvant işığı ilə gücləndirilə biləcəyini ortaya qoydu.

Tədqiqatın nəticələri ACS Photonics jurnalında dərc olunub .

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=1857921027&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1729106500&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-10-reveal-quantum-advantage-advance-future.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI5LjAuNjY2OC4xMDEiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEyOS4wLjY2NjguMTAxIl0sWyJOb3Q9QT9CcmFuZCIsIjguMC4wLjAiXSxbIkNocm9taXVtIiwiMTI5LjAuNjY2OC4xMDEiXV0sMF0.&dt=1729106016562&bpp=1&bdt=915&idt=40&shv=r20241014&mjsv=m202410150101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D534c8786bf75d2ee%3AT%3D1729101614%3ART%3D1729106327%3AS%3DALNI_MbTHKZxl7gLOzTILa8TX13EitEOIw&gpic=UID%3D00000f0bc87df992%3AT%3D1729101614%3ART%3D1729106327%3AS%3DALNI_MaecMbMcxPwV-J3CvP8YQRtr_yFWw&eo_id_str=ID%3D225932ab59df61d0%3AT%3D1729101614%3ART%3D1729106327%3AS%3DAA-AfjYAtaJRoyFre-9Jvpoxw817&prev_fmts=0x0%2C1381x663&nras=2&correlator=591431239396&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.375&dmc=8&adx=326&ady=2007&biw=1381&bih=663&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759875%2C44759926%2C44759837%2C31087987%2C31088129%2C44795921%2C95342016%2C95344187%2C95345269%2C31088101&oid=2&pvsid=888484638035747&tmod=520045854&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fsort%2Fdate%2Fall%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C0%2C0%2C1396%2C663&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&tdf=0&psd=W251bGwsW251bGwsbnVsbCxudWxsLCJkZXByZWNhdGVkX2thbm9uIl0sbnVsbCwxXQ..&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=M

Tədqiqatçılar işığın kvant xassələrini hiss etmək üçün daha yaxşı istifadə etmək üçün apardıqları təcrübələrin bir hissəsi olaraq dörd sensorlu kvadrant plazmonik massivi – kvadrant düzümündə yerləşdirilmiş dörd fərdi sensordan ibarət sensor sistemini araşdırmaq üçün parlaq ikiqat işıq şüalarından istifadə etdilər.

Plazmonik zondlama ilə bağlı əvvəlki işlərinə əsaslanaraq, onların tapıntıları göstərir ki, kvant üstünlüyü olan bütün dörd sensor üçün qırılma indeksində yerli dəyişiklikləri müstəqil və eyni vaxtda ölçmək mümkündür. Bu, qaranlıq maddənin aşkarlanması və ya görüntüləmə tətbiqləri kimi tədqiqatlar üçün lazım olan sensorların ardıcıl və ya ardıcıl yox, eyni zamanda yoxlanılmasına imkan verir. Tədqiqat müvafiq klassik konfiqurasiyaya görə 22% – 24% diapazonunda dörd sensorun həssaslığının kvant artımına gətirib çıxardı.

ORNL tədqiqatçısı Alberto Marino, “Adətən, siz vaxtla korrelyasiyaya malik olduğunuzdan istifadə edirsiniz və səs-küy səviyyələrinin klassik həddən aşağı olmasından, yəni sıxışdıraraq, ölçməni artırmaq və kvant təkmilləşdirməsini əldə etmək üçün istifadə edirsiniz” dedi. “Bizim bu işdə etdiyimiz həm müvəqqəti, həm də məkan korrelyasiyasını birləşdirərək eyni anda bir neçə sensoru yoxlamaq və onların hamısı üçün eyni vaxtda kvant təkmilləşməsini əldə etmək idi.”

ORNL-də Quantum Sensing və Computing üçün qrup lideri kimi xidmət edən və Oklahoma Universitetində birgə fakültə təyinatı olan Marino əlavə etdi ki, bu tədqiqatın məqsədi kvant üstünlüyünü qoruyaraq sistemdən əhəmiyyətli dərəcədə daha çox məlumat çıxarmaqdır.

Bunun laboratoriya tərəfindən praktikada istifadə ediləcəyi bir sahə, elm adamlarının inandığı qaranlıq maddənin aşkarlanmasıdır ki, bu, kainat boyunca uzanan hesaba alınmayan maddədir. Bu tip maddə işıqla qarşılıqlı təsir göstərmir, lakin cazibə qüvvəsi tətbiq edir , buna görə də qaranlıq maddənin aşkarlanması standart maddə ilə zəif qarşılıqlı əlaqəyə malik olduğundan böyük sensor massivləri tələb edir.

“Bizim indi qaranlıq maddənin aşkarlanması ilə məşğul olduğumuz bir layihəmiz var ki, bu da bir sıra sensorlar tələb edəcək” dedi Marino. “Paralel kvant zondlama üzrə işimiz orada mühüm rol oynayacaq, çünki bu, birdən çox sensorun eyni vaxtda yoxlanmasına doğru ilk addımdır və bizə tək optomexaniki sensorla cari işimizdən kənara çıxmağa imkan verəcək.”

Qaranlıq maddənin aşkarlanması üçün ORNL komandası hazırda mikro-elektro-mexaniki sistemlər və ya MEMS əsasında optomexaniki sensorun həssaslığını artırmaq üçün işığın kvant vəziyyətlərindən istifadə edir. İşıq qaranlıq maddə ilə gözlənilən qarşılıqlı təsir nəticəsində MEMS-ə verilən sürətlənməni ölçmək üçün istifadə olunur. İrəliləyərkən, mənbə mümkün qədər çox müstəqil kvant əlaqəli bölgələri və ya əlaqəli sahələri ehtiva etmək üçün optimallaşdırılacaq. Bu uyğunluq sahələrinin hər biri daha sonra massivdəki sensoru yoxlamaq üçün istifadə olunacaq.

“Məsələn, paralel kvantla gücləndirilmiş sensorlar və plazmonik sensorların birləşməsi bir sıradakı hər bir sensorun fərqli bir şeyi aşkar etməsi ilə qanda birdən çox patogenin aşkarlanmasını təkmilləşdirməyə imkan verə bilər” dedi Marino.

Daha çox məlumat: Mohammadjavad Dowran et al, Parallel Quantum-Enhanced Sensing, ACS Photonics (2024). DOI: 10.1021/acsphotonics.4c00256

Jurnal məlumatı: ACS Photonics 

Oak Ridge Milli Laboratoriyası tərəfindən təmin edilmişdir