传感器是我们日常生活中一个不变的特征。尽管传感器通常不为人所知,但它们提供了对现代医疗保健、安全和环境监测至关重要的关键信息。仅现代汽车就有100多个传感器,而且这个数字只会增加。
量子传感将彻底改变当今的传感器,显著提高它们的性能。更精确、更快、更可靠的物理量测量可以对科学和技术的各个领域,包括我们的日常生活产生变革性的影响。
然而,大多数量子传感方案依赖于光或物质的特殊纠缠或压缩状态,这些状态很难产生和检测。这是利用量子限制传感器的全部功能并将其部署到现实世界中的一个主要障碍。
在今天发表的一篇论文中,布里斯托尔大学、巴斯大学和沃里克大学的一组物理学家表明,不需要复杂的光量子态和探测方案,就可以对重要的物理特性进行高精度测量。
这一突破的关键是环形谐振器的使用,环形谐振器是一种微小的跑道结构,可以在环路中引导光线,并最大限度地提高其与所研究样品的相互作用。重要的是,环形谐振器可以使用与我们的计算机和智能手机中的芯片相同的工艺进行大规模生产。
量子工程技术实验室(QET Labs)的博士生、该研究的主要作者亚历克斯·贝尔斯利(Alex Belsley)说:“我们离在量子力学规定的探测极限下工作的所有集成光子传感器又近了一步。”
利用这种技术来感知吸收或折射率的变化,可用于识别和表征各种材料和生化样品,从监测温室气体到癌症检测都有局部应用。
QET实验室的联合主任、该研究的合著者乔纳森·马修斯副教授表示:“我们对这一结果带来的机会感到非常兴奋:我们现在知道如何使用可大规模制造的工艺来设计在量子极限下工作的芯片级光子传感器。”
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