由伯明翰大學領導的英國量子技術中心傳感器和定時技術有限公司的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種縮小量子感測系統(tǒng)中使用的設備的方法。

從進行地面勘測到監(jiān)測火山，傳感設備在工業(yè)上有大量用途。致力于提高這些傳感器功能的科學家現(xiàn)在正在使用基于冷原子的量子技術來提高其靈敏度。

然而，實驗室中使用量子技術開發(fā)的機器笨重且難以運輸，這使得當前的設計不適用于大多數(shù)工業(yè)用途。

研究人員團隊使用了一種新方法，它將使量子傳感器縮小到目前尺寸的一小部分。這項研究由伯明翰大學和SUSTech在中國領導的國際團隊與德國帕德博恩大學合作進行。他們的結果發(fā)表在《科學進展》上。

當前在傳感設備中使用的量子技術通過精細控制激光束以在超冷溫度下工程化和操縱原子而起作用。為了解決這個問題，必須將原子包含在真空密封的室內，然后將其冷卻至所需溫度。

使儀器小型化的關鍵挑戰(zhàn)在于減小激光束所需的空間，激光束通常需要成角度設置為三對。激光通過向運動的原子發(fā)射光子來冷卻原子，從而降低其動量并因此使其冷卻。

新的發(fā)現(xiàn)表明如何使用新技術來減少激光傳輸系統(tǒng)所需的空間。該方法使用稱為光學超表面的設備- 可以用來控制光的制造結構。

超表面光學芯片可以設計成將單個光束衍射成五個單獨的，平衡良好且均勻的光束，用于使原子過冷。該單芯片可以替代當前組成冷卻系統(tǒng)的復雜光學設備。

在過去的幾年中，超表面光子器件激發(fā)了一系列新穎的研究活動，這是研究人員首次能夠證明其在冷原子量子器件中的潛力。

該研究的主要作者Yu-Hung Lien博士說：“英國量子技術中心的任務是提供可以被工業(yè)采用和使用的技術。設計出足夠小，便于攜帶或適合使用的設備。進入工業(yè)流程和實踐至關重要。這種新方法代表了該方法的重要一步。”

該團隊成功地生產(chǎn)了直徑僅為0.5mm的光學芯片，從而為未來的尺寸約為30cm的傳感設備提供了平臺。下一步將是優(yōu)化平臺的大小和性能，以針對每種應用產(chǎn)生最大的靈敏度。