Conform Descopera: Innovatie în detectarea semnalelor slabe

Cercetătorii de la Imperial College London au demonstrat cu succes printr-un prototip de senzor cuantic că o metodă de anulare a zgomotului experimental poate funcționa în condiții reale. Această realizare, publicată în revista Nature, deschide noi perspective pentru viitoarele detectoare cuantice, esențiale pentru înțelegerea universului și descoperirea unor noi surse de unde gravitaționale.

Studiul se concentrează pe utilizarea a două interferometre atomice paralele, instrumente de înaltă precizie care folosesc lasere pentru a măsura mișcări atomice infime. Provocarea majoră în acest domeniu este interferența creată de zgomotul laserului, adeseori mai puternic decât semnalele pe care fizicienii încearcă să le detecteze.

Metoda diferențială, soluția pentru zgomot

Pentru a depăși acest obstacol, echipa de la Imperial College London a implementat o abordare diferențială. Prin compararea datelor obținute de la două interferometre amplasate în locații diferite, dar monitorizate cu același laser, zgomotul comun este anulat reciproc. Această tehnică permite semnalelor slabe, esențiale pentru cercetarea universului, să iasă în evidență.

Dr. Charles Baynham, co-director al Laboratorului de Stronțiu Ultrarece de la Imperial, a declarat: „Știm de mult timp că senzorii cuantici ne pot ajuta să înțelegem universul, dar abia recent a devenit posibil să îi construim la rezoluția necesară.” Prototipul a utilizat nori de stronțiu-87 ultrarece, supuși unor condiții experimentale solicitante prin adăugarea intenționată de zgomot de fază suplimentar.

Semnalul reapare, misterele universului devin accesibile

Rezultatele experimentului au fost elocvente: deși interferometrele, luate individual, au devenit inutilizabile din cauza zgomotului care le-a șters tiparele de interferență, compararea lor diferențială a permis semnalului să reapară. Măsurătoarea combinată a atins limita fundamentală impusă de fizica cuantică. Ulterior, prin introducerea unui semnal oscilatoriu simulat (comparabil cu cel produs de o undă gravitațională sau un câmp de materie întunecată), acesta a fost detectat cu claritate de către senzorul cuantic.

Extinderea acestor tehnologii către instalații de scară largă ar putea revoluționa capacitatea noastră de a investiga mistere profunde ale fizicii, precum natura materiei întunecate și explorarea unor benzi de frecvență ale undelor gravitaționale până acum inaccesibile. Specialiștii anticipează că această inovație ar putea duce la construirea unor viitoare observatoare cuantice cu o sensibilitate fără precedent.

Sursa: Descopera