El fenomen quàntic conegut com a entrellaçament, pot enllaçar àtoms i altres partícules de manera que puguin influir-se mútuament de forma instantània, independentment de la distància.
Els sensors quàntics es basen en efectes notòriament fràgils a les interferències externes. Tanmateix, els sensors quàntics aprofiten aquesta vulnerabilitat per respondre a les més lleus pertorbacions del medi ambient.
Cada cop més, els sensors quàntics estan assolint nivells de sensibilitat i precisió sense precedents, per a potencials aplicacions com podria ser, detectar els camps magnètics dels pensaments, descobrir estructures i recursos subterranis ocults, entre d'altres.
Els rellotges atòmics, els cronometradors amb molta precissió, també poden servir com a sensors quàntics. De manera semblant a com un rellotge molt vell manté el temps amb un pèndol que oscil·la, un rellotge atòmic controla les vibracions d'un àtom. Els rellotges atòmics òptics, que utilitzen raigs làser per atrapar i controlar els àtoms, actualment tenen una precisió de fins a 1 attosegon.
Els rellotges atòmics tenen moltes possibles aplicacions. Per exemple, són clau per als senyals cronometrats amb precisió en què es basen els GPS i altres sistemes globals de navegació per satèl·lit (GNSS) per ajudar els usuaris a identificar les seves pròpies ubicacions.
Quan els àtoms individualment s'utilitzen com a sensors quàntics, mentre es mouen entre estats d'energia, són intrínsecament sorollosos. Tanmateix, quan els àtoms estan entrellaçats, la manera com es comporten tots a l'uníson, pot reduir aquest soroll. Això fa que els senyals dels àtoms entrellaçats siguin més clars, millorant les mesures reals i reduint la quantitat de temps que es necessita per obtenir resultats fiables.
En teoria, es poden enllaçar partícules en extrems oposats de l'univers. A la pràctica, és difícil enllaçar àtoms que estan més allunyats els uns dels altres. Els àtoms tenen interaccions més fortes amb els àtoms més propers a ells; com més gran sigui la distància, més febles són les seves interaccions.
En un recent experiment, ha estat possible alinear 51 ions de calci atrapats elèctricament, cadascun a una distància d'aproximadament 5 micròmetres. PEr fer-ho possible, es van utilitzar làsers per generar vibracions de quasipartícules conegudes com a fonons en els ions. Aquests fonons els van fer van baixar peruna la cadena d'àtoms, de manera que podien compartir informació quàntica.
Una manera de generar l'entrellaçat, és mitjançant un procés conegut com a spin squeezing.Tots els objectes que segueixen les regles de la física quàntica poden existir en diversos estats d'energia alhora, aquest efecte, es conegut com a superposició. La compressió de girs redueix tots aquells estats de superposició possibles a només unes poques possibilitats, mentre que els expandeix en d'altres.
Amb 12 ions, es va trobar que aqeusta nova tècnica podria reduir el soroll del seu sensor una mica més d'un factor de dos. Es preveu atrapar ions en disposicions bidimensionals en lloc de cadenes lineals, cosa que pot ajudar a atrapar més ions i accelerar la dinàmica, generant un millor enredament.
S'espera implementar aquesta estratègia en rellotges d'última generació que operen amb milers de partícules atrapades en matrius 3D i, per tant, en principi creen els sensors més precisos que s'hagin imaginat mai.
Ramon Gallart.
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada