Kvantsensorer kan vara betydligt mer exakta än konventionella sensorer och används bland annat för jordobservation, navigering, materialtestning och kemisk eller biomedicinsk analys. Forskare vid TU Darmstadt har nu utvecklat och testat en teknik som gör kvantsensorer ännu mer exakta.
Vad ligger bakom den här tekniken? Kvantsensorer, som bygger på atomernas vågnatur , använder kvantinterferens för att mäta accelerationer och rotationer med extremt hög precision. Denna teknik kräver optimerade stråldelare och speglar för atomer. Atomer som reflekteras på oavsiktliga sätt kan dock försämra sådana mätningar avsevärt.
Forskarna använder därför specialdesignade ljuspulser som hastighetsselektiva atomspeglar, som reflekterar de önskade atomerna och låter parasitära atomer passera igenom. Detta tillvägagångssätt minskar bruset i signalen, vilket gör mätningarna mycket mer exakta. Forskningen publiceras i tidskriften Physical Review Research.
Tekniken är särskilt viktig för den senaste generationens kvantsensorer: För att ytterligare öka känsligheten undersöks för närvarande överföringen av mycket höga hastigheter, vilket å andra sidan introducerar ytterligare parasitiska atomvägar.
Med den teknik som utvecklats vid TU Darmstadt av forskargrupperna Prof. Birkl och Prof. Giese kan denna oönskade bieffekt mildras. Specifika fördelar för snabb implementering uppstår genom det faktum att de ”dikroiska spegelpulserna” kan integreras sömlöst i befintliga system.
Detta genombrott gör det möjligt för forskare över hela världen att flytta fram gränserna för precisionsmätningar och utveckla förbättrade enheter för både grundläggande kvantfysikalisk forskning och praktiska tillämpningar av kvantsensorer.
Mer information om projektet: D. Pfeiffer et al, Dichroic mirror pulses for optimized higher-order atomic Bragg diffraction, Physical Review Research (2025). DOI: 10.1103/PhysRevResearch.7.L012028
