Sviluppato un metodo per ridurre le dimensioni dei dispositivi utilizzati nei sistemi di rilevamento quantistico.
di Lisa Ovi
I dispositivi di rilevamento hanno un enorme numero di applicazioni industriali, dal condurre indagini sul territorio al monitoraggio dei vulcani. I sensori più recenti vengono creati con tecnologie quantistiche, basate su atomi freddi per migliorarne la sensibilità, ma sono ancora troppo ingombranti e difficili da trasportare per essere utilizzati in applicazioni industriali.
Una squadra di ricercatori del del Quantum Technology Hub Sensors and Timing, condotto sotto la direzione della University of Birmingham, descrive su Science Advances come ridurre le dimensioni dei dispositivi utilizzati nei sistemi di rilevamento quantistico. La ricerca nasce da una collaborazione internazionale tra University of Birmingham, SUSTech in Cina e l’Università di Paderborn, in Germania.
La tecnologia quantistica attualmente utilizzata nei dispositivi di rilevamento si basa sul preciso utilizzo di raggi laser per progettare e manipolare atomi a temperature super fredde. Per funzionare, gli atomi devono essere contenuti in una camera sigillata sotto vuoto dove possono essere raffreddati alle temperature desiderate. La sfida è ridurre lo spazio necessario ai raggi laser, solitamente tre coppie, disposti ad angolo. I laser raffreddano gli atomi sparando loro contro fotoni quando sono in movimento, abbassando così la loro quantità di moto e raffreddandoli.
Per ridurre lo spazio necessario al sistema di erogazione laser, il metodo utilizza dispositivi chiamati metasuperfici ottiche, strutture in grado di controllare la luce. Un chip ottico per metasuperfici può essere progettato per diffrarre un singolo raggio in cinque raggi separati, ben bilanciati con cui raffreddare gli atomi. Questo singolo chip può sostituire i complessi dispositivi ottici che attualmente compongono il sistema di raffreddamento.
I dispositivi fotonici Metasurface hanno ispirato una serie di nuove attività di ricerca negli ultimi anni, ma questa è la prima volta che i ricercatori sono stati in grado di dimostrare il loro potenziale in dispositivi quantistici ad atomo freddo. I ricercatori sono riusciti a produrre un chip ottico che misura solo 0,5 mm di diametro. Le future piattaforme per dispositivi di rilevamento potrebbero misurare circa 30 cm cubici.
Il prossimo passo sarà ottimizzare le dimensioni e le prestazioni della piattaforma per generare la massima sensibilità in ogni applicazione.
Immagine di: Ximeg, Wikimedia Commons
(lo)
