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新方法可能导致更强大的量子传感器
来源:赛斯维传感器网 发表于 2021/1/22

随着量子技术的不断发展,投资正在全球范围内发生。很快,我们可以看到机器学习模型,财务风险评估,化学催化剂的效率以及新药物发现方面的改进。


当众多科学家,公司和政府急于投资量子技术的新时代时,这一创新浪潮的关键部分就是量子传感器。改善这些设备可能意味着更强大的计算机,更好的疾病检测器以及科学家甚至无法预测的技术进步。


芝加哥大学分子工程学院的一项科学研究于10月17日发表在《自然通讯》上,可能对量子感测和整个量子技术的发展世界产生令人兴奋的启示。


该研究的作者之一,分子工程学院教授aashish clerk说:“我们采用了最近提出的一种想法,以制造更好的光学经典传感器,并询问同一想法在量子环境中是否可行。” “我们发现这个想法在量子环境中并没有真正起作用,但是另一种有些相关的方法可以为您带来巨大的优势。”


在量子设置中,光学传感器通常受到限制,因为光是由粒子组成的,并且这种离散会导致不可避免的噪声。但是这项研究揭示了一种克服这种局限性的出乎意料的方法。


“我们认为我们已经发现了构建功能强大的量子传感器的新策略,”科勒克继续说道。


定向原则之路

职员和合著者,美国芝加哥大学博士后学者hoi-kwan lau受到最近备受瞩目的研究的启发,这些研究表明了如何显着增强通用的光学传感技术。“技巧”涉及将系统调整到一个特殊的点,或者在一个特定的频率下两个或多个光模式聚集在一起的点。


lau和clerk希望了解这种方法是否可以在量子效应很重要的环境中成功。clerk解释说,目标是解决不可避免的“量子”噪声,这种噪声与光既具有波状特征又具有粒子状特征有关。


研究发现例外点技术在量子环境中无济于事,但研究仍产生了可喜的结果。


克莱克说:“好消息是,我们发现了另一种构建功能强大的新型传感器的方法,该传感器甚至在量子状态下也具有优势。” “这个想法是建立一个'定向'系统,这意味着光子只能在一个方向上移动。”


这种定向原理是基于光子只能向一个方向移动的原理,是量子感测技术的全新发展。


量子感测的新发展

在实际应用中,高效的量子传感器可能会改变游戏规则。量子系统对微小的环境变化敏感,因此这些探测器具有强大的潜力。


此外,量子行为的某些陌生方面,例如量子纠缠,可能使其变得更强大。量子纠缠甚至对科学家来说也是一个令人费解的现象,它描述了如何将两个粒子隔开很远的距离,而对一个粒子执行的动作却会立即影响另一个粒子。可以利用这种纠缠来使量子传感器具有惊人的抵抗某些噪声的能力。


未来,量子感测的新发展可能会转化为各个领域的重大进步。例如,研究中描述的光学传感器类别可用于检测液体中的病毒。它们还可以充当超导量子计算机中量子位的读取设备。


clerk解释说:“我们认为我们的想法有可能在许多这些应用程序中产生重大改进。”


该研究对量子计算的意义特别令人兴奋。量子计算机不仅具有极大地提高计算速度的潜力,而且还可以解决传统计算完全不可行的问题。


lau和clerk计划对其增强的传感技术进行进一步的研究。职员仍然有很多问题:“什么设置了我们的传感器的速度?它的速度是否存在根本限制?它可以用于检测不一定很小的信号吗?”


克莱克解释说,他们最大的希望是激发其他研究人员建立利用这种新发现原理的改进量子 传感器。


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