Hulumtimi kapërcen pengesën kryesore për zhvillimin e sensorëve kuantikë

Studiuesit nga Instituti Niels Bohr (NBI) kanë hequr një pengesë kryesore për zhvillimin e pajisjeve monitoruese jashtëzakonisht të ndjeshme të bazuara në teknologjinë kuantike.

Monitorimi i rrahjeve të zemrës së një fëmije të palindur dhe llojet e tjera të ekzaminimeve mjekësore delikate tregojnë potencialin e sensorëve kuantikë . Meqenëse këta sensorë shfrytëzojnë fenomene në shkallën e atomeve, ata mund të jenë shumë më të saktë se sensorët e sotëm.

Studiuesit nga Instituti Niels Bohr (NBI), Universiteti i Kopenhagës, kanë arritur të kapërcejnë një pengesë të madhe për zhvillimin e sensorëve kuantikë. Rezultatet e tyre janë publikuar në Nature Communications .

Të gjitha proceset jetësore përfshijnë ndryshime të vogla në fushat magnetike dhe përçueshmërinë e indeve. Sensorët kuantikë mund të zbulojnë këto ndryshime jashtëzakonisht të vogla. Megjithatë, një sfidë kryesore është të dallosh sinjalet me interes nga lloje të ndryshme zhurmash . Është ky problem për të cilin grupi NBI ka kontribuar për të zgjidhur.

“Sensorët kuantikë janë bërë një nga aplikimet e para të nanoteknologjisë. Gjetjet tona i sjellin këta sensorë më afër aplikimeve. Unë pres që ne do të shohim zbatimet e para praktike pas disa vitesh,” thotë profesori në NBI Eugene Polzik, autori kryesor i shkencës. artikull.

Përveç anomalive të zemrës, mund të anketohen edhe disa anomali të tjera të mundshme. Të gjitha, ndërkohë që pacienti pushon i pashqetësuar. Shumë ekzaminime të tjera si monitorimi i trurit mund të bëhen të mundura ose të përmirësohen nga sensorët kuantikë.

Sjelljet e atomeve, elektroneve dhe fotoneve përshkruhen nga mekanika kuantike. Grimcat jo vetëm që kanë dhënë veti fizike , por ekzistojnë edhe në gjendje të caktuara. Metoda e ndjeshmërisë kuantike fillon me përgatitjen e gjendjeve kuantike të dritës që do të përdoren për të lexuar një sinjal. Gjendja kuantike e dritës dërgohet për të bashkëvepruar me një sistem kuantik sondë që ndikohet nga forcat ose fushat që dikush dëshiron të zbulojë. Pas ndërveprimit, drita mbart informacionin mbi sasinë e matur dhe mund të zbulohet me saktësi të lartë.

“Inxhinieria e sistemit të sondës kuantike duhet të jetë e përshtatur për t’iu përshtatur sinjalit të interesit. Kjo është një nga sfidat kryesore për sensorin kuantik, pasi është e vështirë të eliminohet plotësisht zhurma e padëshiruar,” shpjegon Polzik.

Edhe pasi burimet tradicionale të zhurmës – si pajisjet elektronike në dhomë etj. – janë eliminuar, efektet e mekanikës kuantike do të mbeten. Ndryshe nga fizika tradicionale, mekanika kuantike do të japë gjendjen kuantike dhe vetitë e tjera të një grimce si funksion probabiliteti, ose pasiguri nëse dëshironi.

Një burim i zhurmës kuantike është pasiguria e lidhur me ardhjen e grimcave të dritës (fotoneve) në detektor. Kjo njihet si zhurma e goditjes.

Më tej, ndërsa fotonet e transferojnë momentin e tyre në sensorin e sondës, vetë akti i ndërveprimit është gjithashtu një burim zhurme kuantike. Kjo njihet si reagimi kuantik.

Në artikullin e tyre shkencor, ekipi demonstron një metodë për të “dëgjuar” zhurmën që vjen nga bota kuantike, duke lejuar kështu që të hiqet në mënyrë që sinjali i vërtetë i interesit të mbetet.

Përveç ekzaminimeve mjekësore, sensorët kuantikë magnetikë mund të gjejnë aplikime në një sërë fushash të tjera. Një shembull është zbulimi i valëve gravitacionale . E përshkruar fillimisht teorikisht nga Albert Einstein, ekzistenca e valëve gravitacionale kozmike është vërtetuar mirë.

Megjithatë, duke qenë se nënshkrimi i valëve gravitacionale është i dobët në raport me llojet e tjera të sinjaleve kozmike, metodat ekzistuese për monitorimin e valëve gravitacionale kanë nevojë për përmirësim.

Sensorët kuantikë magnetikë të kombinuar me antenat e valëve gravitacionale mund të jenë një përgjigje ndaj sfidës së monitorimit të valëve gravitacionale dhe në këtë mënyrë të kontribuojnë në një kuptim më të thellë të origjinës dhe zhvillimit të universit.