Fizycy z Harvardu ułatwiają zastosowanie spinowego ściskania w zaawansowanych pomiarach kwantowych.

WarsawFizycy z Harvardu dokonali postępu w dziedzinie kwantowego czujnikowania, ułatwiając zastosowanie tzw. ściskania spinowego. Ściskanie spinowe polega na kontrolowaniu grupy cząstek w celu zwiększenia precyzji pomiarów. To udoskonalenie jest szczególnie przydatne w dziedzinach, gdzie wysoka dokładność ma kluczowe znaczenie, takich jak kwantowe czujnikowanie.

Naukowcy odkryli, że osiągnięcie spinowego ściskania jest łatwiejsze niż wcześniej sądzono. Zazwyczaj wymagało to skomplikowanych „wszystko-z-wszystkim” interakcji między cząstkami. Jednak nowe badania pokazują, że spinowe ściskanie można uzyskać przy użyciu ferromagnetyzmu, tego samego rodzaju magnetyzmu, jaki występuje w zwykłych magnesach. To znacząco upraszcza cały proces.

Kluczowe aspekty tego odkrycia obejmują zwiększenie precyzji pomiarów dzięki spinowemu ściskaniu, co pozwala na manipulację stanami kwantowymi. Interakcje "wszystko ze wszystkim" nie są już niezbędne; wystarczą oddziaływania ferromagnetyczne. Otwiera to nowe możliwości w rozwijaniu przenośnych i precyzyjnych sensorów kwantowych.

To przełomowe osiągnięcie niesie za sobą znaczące korzyści praktyczne. Ułatwiając korzystanie z wyciskania spinu, więcej naukowców może tworzyć bardzo czułe czujniki kwantowe. Takie czujniki znajdują zastosowanie w dziedzinach takich jak obrazowanie biomedyczne, zegary atomowe czy wykrywanie fal grawitacyjnych. Centra azot-wakancja w diamentach, które są skutecznymi czujnikami kwantowymi, są już testowane w oparciu o tę nową technikę.

Zobacz również:

Dzisiaj · 12:24

Przełomowy proces przekształca odpady w ekologiczne paliwo lotnicze

Dzięki łatwiejszym wymogom dotyczącym ściskania spinów, możemy tworzyć bardziej elastyczne urządzenia kwantowe. Ograniczając konieczność skomplikowanych interakcji cząstek, staje się prostsze projektowanie i rozwijanie technologii kwantowych. To może przyspieszyć rozwój wielu narzędzi, umożliwiając szybkie przejście zaawansowanych urządzeń do pomiarów kwantowych z laboratorium do praktycznego zastosowania.

Badania te zostały wspierane przez kilka federalnych organizacji, takich jak Biuro Badań Wojsk Lądowych, Biuro Badań Marynarki, Departament Energii, Departament Obrony oraz Narodową Fundację Nauki. Ich wsparcie podkreśla znaczenie rozwoju technologii kwantowego sensingu, które mają istotne konsekwencje dla obrony i bezpieczeństwa narodowego.

Fizycy z Harvardu opracowali łatwiejszy sposób osiągania tzw. spin squeezing, co poprawia dokładność pomiarów kwantowych. Ich nowa metoda wykorzystująca ferromagnetyzm może sprawić, że wysoko precyzyjne czujniki kwantowe staną się bardziej dostępne i mogą wpłynąć na różne dziedziny nauki i przemysłu.