Een team van natuurkundigen onder leiding van Bristol heeft een manier gevonden om in massa te produceren fotonische sensoren op de kwantumlimiet te gebruiken. Deze doorbraak maakt de weg vrij voor praktische toepassingen zoals het monitoren van broeikasgassen en het opsporen van kanker.

Sensoren zijn een vast onderdeel van ons dagelijks leven. Hoewel ze vaak onopgemerkt blijven, bieden sensoren essentiële informatie die essentieel is voor moderne gezondheidszorg, beveiliging en milieubewaking. Moderne auto's alleen al bevatten meer dan 100 sensoren en dit aantal zal alleen maar toenemen.

Quantum sensing staat klaar om een ​​revolutie teweeg te brengen in de sensoren van vandaag, waardoor de prestaties die ze kunnen bereiken aanzienlijk worden verbeterd. Nauwkeurigere, snellere en betrouwbare metingen van fysieke grootheden kunnen een transformerend effect hebben op elk gebied van wetenschap en technologie, inclusief ons dagelijks leven.

De meeste kwantumdetectieschema's zijn echter afhankelijk van speciale verstrengelde of samengedrukte toestanden van licht of materie die moeilijk te genereren en te detecteren zijn. Dit is een groot obstakel om de volledige kracht van kwantumbeperkte sensoren te benutten en ze in praktijkscenario's in te zetten.

In een paper gepubliceerd in Physical Review Letters , heeft een team van natuurkundigen van de universiteiten van Bristol, Bath en Warwick aangetoond dat het mogelijk is om zeer nauwkeurige metingen van belangrijke fysieke eigenschappen uit te voeren zonder de noodzaak van geavanceerde kwantumtoestanden van licht en detectieschema's.

De sleutel tot deze doorbraak is het gebruik van ringresonatoren - kleine circuitstructuren die licht in een lus leiden en de interactie met het bestudeerde monster maximaliseren. Belangrijk is dat ringresonatoren in massa kunnen worden vervaardigd met behulp van dezelfde processen als de chips in onze computers en smartphones.

Alex Belsley, Quantum Engineering Technology Labs (QET Labs) Ph.D. student en hoofdauteur van het werk, zei:"We zijn een stap dichter bij alle geïntegreerde fotonische sensoren die werken op de detectielimieten die worden opgelegd door de kwantummechanica."

Door deze technologie te gebruiken om absorptie- of brekingsindexveranderingen te detecteren, kan een breed scala aan materialen en biochemische monsters worden geïdentificeerd en gekarakteriseerd, met actuele toepassingen van het monitoren van broeikasgassen tot het detecteren van kanker.

Universitair hoofddocent Jonathan Matthews, co-directeur van QETLabs en co-auteur van het werk, verklaarde:"We zijn erg enthousiast over de kansen die dit resultaat biedt:we weten nu hoe we massaproductieprocessen kunnen gebruiken om fotonische sensoren op chipschaal te ontwikkelen die werken bij de kwantumlimiet." + Verder verkennen

Natuurkundigen ontwikkelen kwantum-verbeterde sensoren voor real-life toepassingen