比自然原子好用?人造原子可制造:超高精度的量子传感器!

原标题:比自然原子好用?人造原子可制造:超高精度的量子传感器!

人造原子在量子技术中越发重要,量子传感器或将因此获得突破!由布里斯托尔大学领导的一组科学家发现了一种新方法,可以用来制造超高精度的量子传感器。当单个原子发出光时,它们是以被称为光子的离散包的形式发出光。当这种光被测量时,这种离散或“粒状”的性质导致亮度波动特别低,因为两个或两个以上的光子永远不会同时发射。

这一特性在未来量子技术的发展中尤其有用,因为在未来量子技术中,低波动是关键,并已导致人们对工程系统的兴趣大增。这些系统在发光时就像原子一样,但其特性更容易定制。这些所谓的“人造原子”通常由固体材料制成,实际上是更大的物体,振动的存在不可避免,通常被认为是有害的。然而,由布里斯托尔大学领导的一个合作小组现在已经确定,人造原子中这些自然发生的振动可以令人惊讶地导致对亮度波动的抑制,甚至比自然原子系统中出现的还要大。

研究作者们,包括来自谢菲尔德大学和曼彻斯特大学的学者们,表明这些低波动可以用来构建量子传感器,这些传感器天生就比那些没有振动的传感器更精确,其研究发现发表在《自然通讯》上。这项研究的首席研究员、布里斯托尔大学物理学院量子工程讲师Dara McCutcheon博士说:这项研究的意义非常深远。通常人们总是认为,这些相对较大的人造原子振动对它们发出的光是有害的,因为振动会冲击能级,从而产生的波动会印在发出的光子上。

然而,这里发生的是,在低温下,振动环境起着冷却系统的作用——在某种意义上冻结了能量水平,反过来抑制了发射光子的波动。这项研究为这些人造原子指明了一个新的前景,在这个前景中,它们的固态本质实际上被很好地利用来产生用自然原子系统无法产生的光。它还为一系列新的应用打开了大门,这些应用利用人工原子进行量子增强感知,范围从可用于测量大脑信号的小规模磁力测量,一直到揭示星系中心宇宙过程的全面引力波探测。返回搜狐,查看更多

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