UC Santa Barbara 양자 과학자들이 NSF를 실시합니다

원자 및 아원자 규모에서는 현재 기술을 개선하고 잠재적으로 새로운 기술을 창출함으로써 우리가 세상을 보고 상호 작용하는 방식을 향상시킬 수 있는 엄청난 잠재력을 가진 행동이 존재합니다. 양자 감지 영역에서 얻을 수 있는 주요 이점은 극도의 감도와 정확성으로, 가장 희미한 신호를 포착하고 가장 작은 규모로 측정할 수 있습니다.

이제 몇몇 UC Santa Barbara 연구자들은 미국 국립과학재단(NSF) 프로그램 Quantum Sensing Challenges for Transformational Advances in Quantum Systems(QuSeC-TAQS)의 일환으로 양자 과학에 대한 전문 지식을 배포할 준비가 되어 있습니다. 그들은 NSF의 2,900만 달러 투자를 지원하는 미국 전역 대학의 18개 연구팀에 합류하여 자연의 극미하고 때로는 반직관적인 양자 규모 특성을 활용하여 인간 규모에서 기회를 창출하는 방법을 모색합니다.

각 팀은 광범위한 탐구 연구 활동을 수행하기 위해 4년에 걸쳐 각각 100만 달러에서 200만 달러를 받게 됩니다. 잠재적인 영향은 공간을 가로질러 파급되는 중력파를 감지하는 능력에서부터 살아있는 세포의 내부 기능을 관찰하는 수단에 이르기까지 다양합니다.

NSF 이사 Sethuraman Panchanathan은 "수십 년 동안 양자 규모의 과학적 탐구를 통해 우리 우주가 어떻게 작동하는지에 대한 놀라운 발견과 양자 지원 기술에 대한 감질나는 가능성을 얻었습니다."라고 말했습니다. "우리는 이제 이러한 프로젝트와 기타 프로젝트를 통해 양자 연구의 다음 단계를 밟고 있습니다. 이 프로젝트는 기초 연구와 우리의 삶, 경제적 번영 및 국가 경쟁력에 긍정적인 영향을 미칠 수 있는 잠재적 응용 프로그램을 결합합니다."

양자 강화 광학 자력계: Galan Moody 및 Paolo Pintus

이름에서 알 수 있듯이 자력계는 자기장을 측정하고 이를 통해 해당 자기장과 관련된 대상에 대한 중요한 정보를 제공합니다. 나침반은 지구 자기장을 기준으로 사람의 방향에 대한 정보를 알려주는 간단한 장치입니다. 과학자들은 고고학에서 우주 탐사에 이르기까지 점점 늘어나는 응용 분야에서 해당 기술의 강력한 힘을 계속 활용하고 있습니다.

전기 및 컴퓨터공학 교수인 Galan Moody와 과학자 Paolo Pintus는 양자 감지의 고정밀도를 자기측정법에 적용하고 이 모든 것을 칩에 구축하는 것을 목표로 하고 있습니다. 2015년에 13억 광년 떨어진 곳에서 발생하는 중력파에 의해 생성된 가장 작은 기복을 감지한 레이저 간섭계인 LIGO를 생각해 보십시오. 연구팀은 중력파 대신 자기장의 미세한 변화를 감지할 수 있는 반도체 칩에 대한 유사한 간섭계 실험을 구축할 예정입니다.

"킬로미터 규모의 감지기 대신 밀리미터 규모의 감지기가 있습니다."라고 통합 광학을 전문으로 하는 Pintus는 말했습니다. 그들이 제안한 광자 통합 광자기 간섭계는 탐색, 지구과학 및 응용 분야에서 미세한 자기장을 감지하는 데 사용할 수 있는 소형 에너지 효율적인 장치에 내장된 감도(표준 양자 한계를 10배 향상)에서 전례가 없는 것입니다. 생물의학, 우주탐사.

이 새롭고 낮은 SWaP(크기, 무게, 전력) 장치의 핵심은 양자 빛을 사용하는 것입니다. "우리는 수십 년의 연구 개발을 바탕으로 다른 부피가 큰 장비가 필요하지 않은 자기 광학 센서를 만들어 소형이고 휴대 가능하게 만들 수 있습니다."라고 양자 광자학 분야의 전문 지식을 갖고 있는 Moody는 말했습니다. “보통 이러한 센서는 레이저로 구동되지만 감도에는 한계가 있습니다. 대신, 레이저보다 잡음이 적은 특수한 종류의 양자 광원인 압착광을 사용함으로써 우리는 이 한계를 뛰어넘을 수 있습니다.”

압착된 빛을 사용하면 대상과 관련된 광파의 위상을 매우 정확하게 측정하는 동시에 고정밀 측정을 쉽게 방해할 수 있는 노이즈를 줄일 수 있습니다.