Un nuovo metodo di rilevamento quantistico promette di migliorare il rilevamento dei gas serra

4 aprile 2023

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dall'Università di Bristol

È stata proposta una nuova tecnica innovativa per rilevare e caratterizzare le molecole con maggiore precisione, aprendo la strada a progressi significativi nel monitoraggio ambientale, nella diagnostica medica e nei processi industriali.

Il nuovo metodo di rilevamento quantistico, proposto da un fisico dell’Università di Bristol, si basa sul lavoro dei premi Nobel per la fisica del 2005 John Hall e Theodor Hänsch che hanno sviluppato una tecnica di pettine di frequenza per misurare con precisione le frequenze ottiche. I pettini di frequenza vengono utilizzati in molti settori della scienza e dell'industria per caratterizzare la materia in base al modo unico in cui la luce viene assorbita.

Tuttavia, la precisione della spettroscopia a pettine ottico è limitata da un livello fondamentale di rumore presente in tutti i laser e in altre sorgenti di luce classiche. Uno stato quantistico con rumore ridotto chiamato “luce compressa” può superare questa limitazione ed è stato sfruttato per migliorare la sensibilità dei rilevatori di onde gravitazionali.

In un articolo pubblicato su Physical Review Letters, è stato dimostrato che la luce compressa sopprime in modo significativo il rumore su un ampio insieme di frequenze del pettine utilizzate per sondare una molecola assorbente.

Autore Alex Belsley, Ph.D. in ingegneria quantistica. studente, ha affermato: "Questo lavoro propone un nuovo metodo per monitorare le specie di gas in situ e con elevata precisione. Il vantaggio quantistico nel rilevamento può essere realizzato oggi e sono entusiasta dell'impatto trasformativo che i sensori potenziati quantistici avranno sulla nostra società nel mondo." prossimi anni."

Questo nuovo approccio potrebbe potenzialmente ottenere un miglioramento di oltre dieci volte nei limiti di rilevamento. Oltre a consentire la caratterizzazione di diversi tipi di gas a concentrazioni ultrabasse, può anche determinare proprietà importanti come temperatura e pressione con elevata sensibilità.

Il professor Jonathan Matthews, co-direttore dei Quantum Engineering Technology Labs e Ph.D. di Alex Belsley. consulente, ha affermato: "Sensori migliori sono importanti per il nostro futuro. L'assistenza sanitaria, la produzione, il monitoraggio ambientale e la nuova scienza stessa, beneficiano tutti dei progressi nel modo in cui misuriamo le proprietà fisiche. Il lavoro di Alex mostra come la luce compressa può migliorare la spettroscopia a pettine di frequenza: il passo successivo è esplorare ulteriormente con esperimenti in laboratorio."

Maggiori informazioni: Alexandre Belsley, Spettroscopia di assorbimento potenziata quantistica con pettini di frequenza schiacciati luminosi, Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.133602

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Fornito dall'Università di Bristol