Trapped-ion crystal ทำให้เซ็นเซอร์ควอนตัมมีความแม่นยำสูง

Trapped-ion crystal ทำให้เซ็นเซอร์ควอนตัมมีความแม่นยำสูง

เซ็นเซอร์ควอนตัมที่มีความแม่นยำสูงซึ่งอาศัยไอออนเบริลเลียมที่ติดอยู่นั้นตรวจจับสนามไฟฟ้าอ่อนได้ดีกว่าอุปกรณ์อะตอมรุ่นก่อนหน้าถึง 20 เท่า ด้วยการแนะนำการพัวพันระหว่างการเคลื่อนที่แบบรวมของไอออนและการหมุนแบบอิเล็กทรอนิกส์ ความร่วมมือที่นำโดยสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา (NIST) แสดงให้เห็นว่าความไวในการกระจัดของไอออนในที่ที่มีสนามไฟฟ้า

เป็นลำดับ

ความสำคัญที่มากกว่า สำหรับโปรโตคอลแบบดั้งเดิมที่มีไอออนติดอยู่ ด้วยการปรับปรุงเพิ่มเติม เทคโนโลยีนี้สามารถใช้ในการค้นหาสสารมืดได้ เซ็นเซอร์ควอนตัมสามารถตรวจจับและวัดสัญญาณที่ตรวจจับไม่ได้ด้วยเซ็นเซอร์แบบเดิม ดังนั้นจึงเป็นเครื่องมือที่มีแนวโน้มในหลายๆ ด้านของวิทยาศาสตร์

พื้นฐาน รวมถึงการถ่ายภาพทางชีววิทยาและฟิสิกส์ จากระบบต่างๆ มากมายที่กำลังใช้ในฐานะเซ็นเซอร์ควอนตัม ไอออนที่ติดอยู่อาจเป็นประโยชน์อย่างยิ่งเนื่องจากผู้ทดลองควบคุมพารามิเตอร์ได้อย่างแม่นยำและความสามารถในการนำสิ่งกีดขวางเข้าสู่ระบบ ตัดสินใจใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติเหล่านี้

ในการวัดสนามไฟฟ้าที่อ่อนมาก “เราตระหนักว่าไอออนคริสตัลของเราสามารถไวต่อสนามไฟฟ้าได้อย่างไม่น่าเชื่อ” เควิน กิลมอร์อดีตผู้ช่วยวิจัยระดับบัณฑิตศึกษาของ NIST และผู้เขียนนำบทความที่อธิบายงานวิจัยนี้อธิบาย “เราพบโปรโตคอลที่ใช้ประโยชน์จากความสามารถของเราในการสร้างสภาวะพัวพัน

ทางควอนตัม และมีความไวมากต่อการกระจัดของไอออนขนาดเล็กที่ขับเคลื่อนด้วยสนามไฟฟ้าที่อ่อนแอ เป็นการสาธิตอย่างประณีตว่าสามารถใช้เอฟเฟกต์ควอนตัมเพื่อให้ได้เปรียบเหนือระบบแบบดั้งเดิมได้อย่างไร” สิ่งกีดขวางช่วยเพิ่มความไวการทดลองดักจับไอออนเบริลเลียมประมาณ 150 ตัว

ในระนาบสองมิติด้วยการผสมผสานระหว่างสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าที่เรียกว่า (ดูภาพด้านบน) การเคลื่อนที่ของไอออนคริสตัลสามารถคิดได้เหมือนดรัมเฮด ซึ่งไอออนทั้งหมดจะเคลื่อนที่ไปด้วยกัน ในระบบของกลุ่ม NIST การเคลื่อนที่แบบรวมนี้เรียกว่าโหมดการสั่นแบบจุดศูนย์กลางมวล 

จะเข้าไปพัวพัน

กับการหมุนแบบอิเล็กทรอนิกรวมของไอออนก่อนที่การทดลองจะเริ่มต้นขึ้นหลังจากนำโหมดการสั่นของจุดศูนย์กลางมวลมาพันเข้ากับสปินอิเล็กทรอนิกส์แบบรวมแล้ว โหมดจุดศูนย์กลางมวลจะตื่นเต้นด้วยสนามไฟฟ้าสั่น ระบบจะไม่พันกัน และข้อมูลการเคลื่อนที่ของไอออน หรืออีกนัยหนึ่งก็คือ

การกระจัดของไอออน จะถูกจัดเก็บไว้ในสปินเดี่ยวของไอออน ซึ่งง่ายต่อการวัด ดังนั้น พฤติกรรมการเคลื่อนที่ของไอออนคริสตัลสามารถอนุมานได้โดยตรงจากการวัดการหมุน ด้วยความสามารถนี้ การทดลองจึงสามารถวัดสนามไฟฟ้าได้อย่างแม่นยำมากกล่าวว่า “การวัดของเราเกินขีดจำกัดดั้งเดิม

ของความไวต่อสนามไฟฟ้า (และการกระจัดของคริสตัล) “นี่หมายความว่าเราแสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบด้านการรับรู้โดยใช้เอฟเฟกต์ควอนตัม (เช่น การพัวพัน) ซึ่งไม่ใช่เรื่องเล็กน้อย” เขาเสริมว่าอุปกรณ์นี้อาจมีความไวมากพอที่จะตรวจจับวัตถุสสารมืดที่เรียกว่า axions ซึ่งคิดว่าสร้างสนามไฟฟ้า

สั่นเล็กๆสร้างคริสตัลที่ใหญ่ขึ้นขณะนี้ได้มีการพิสูจน์หลักการแล้ว กลุ่มกำลังทำงานเพื่อสร้างเซ็นเซอร์ที่มีไอออนคริสตัลขนาดใหญ่ขึ้น ในขณะที่พวกเขาดักจับไอออนเบริลเลียมประมาณ 150 ไอออนในระนาบสองมิติ เป้าหมายของพวกเขาคือการสร้างผลึกสามมิติที่มีไอออนประมาณหนึ่งล้านไอออน

“สิ่งนี้จะช่วยเพิ่มความไวของสนามไฟฟ้าของเราอย่างมาก” กิลมอร์กล่าว “ในขณะเดียวกัน เราหวังว่าจะลดแหล่งกำเนิดเสียงที่เด่นชัดสำหรับการทดลองนี้ ซึ่งก็คือความผันผวนของความถี่ในโหมดจุดศูนย์กลางมวล เป็นไปได้ว่าการใช้คริสตัล 3 มิติอาจส่งผลให้ไอออนเย็นลงโดยรวมได้ดีขึ้น 

แต่ยังเป็นเพราะ

ดิวเทอเรียมที่อยู่ในเครื่องปฏิกรณ์ที่มีฮีเลียม-3 จะผลิตนิวตรอนผ่านปฏิกิริยาตัวกลางต่างๆ นิ่ง, สิ่งนี้ไม่ได้หยุดการแสดงความสนใจในฮีเลียม-3 ของจีน และด้วยเหตุผลเดียวกันกับที่อินเดียสนใจดวงจันทร์เช่นกัน มีแผนจะส่งยานจันทรายาน-2 ซึ่งจะบรรทุกยานโรเวอร์ที่ติดตั้งเครื่องมือสำรวจทางธรณีวิทยาไป

ยังดวงจันทร์ในปี 2559 ผู้มีส่วนได้ส่วนเสียทุกฝ่ายต่างเห็นพ้องต้องกันว่าดวงจันทร์ซึ่งอยู่ห่างจากโลกเพียงก้าวเดียวคือด่านแรกที่จำเป็นสำหรับการพลัดถิ่นของมนุษยชาติไปสู่ดวงดาว แท้จริงแล้ว มองว่าบริษัทของเขาเป็นส่วนสำคัญของขั้นตอนแรกนั้น “เมื่อก่อตั้งแล้ว…แช็คเคิลตันจะเป็นตัวแทน

ของบริษัทนอกโลกเต็มรูปแบบแห่งแรกที่มีทรัพยากรต่อเนื่องส่วนใหญ่มาจากดวงจันทร์ ไม่ใช่โลก” เขากล่าว หากวิสัยทัศน์นี้เป็นจริง ก็หมายความว่าความจำเป็นในการส่งยานจากพื้นโลกเพิ่มเติมจะจำกัดอยู่แค่การส่งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเครื่องมือไฮเทคใหม่ๆ และการหมุนเวียนบุคลากร 

“อย่างไรก็ตาม จนกว่าแช็คเคิลตันจะทำสำเร็จ” สโตนเตือน “การไปถึงดวงจันทร์จะยังคงเป็นความสำเร็จที่ไม่ธรรมดา มีราคาแพงมาก และอันตรายสำหรับทุกคน”คริส ไรลีย์ ผู้ร่วมอำนวยการสร้างภาพยนตร์ที่ได้รับรางวัลและสารคดีเรื่องล่าสุดไม่ต้องสงสัยเลยเกี่ยวกับความสำคัญของการกลับไปยังดวงจันทร์

เพราะมันยังคงซ่อนอยู่ ความลับ “การสำรวจอย่างแท้จริงเป็นตัวขับเคลื่อนที่สำคัญที่สุดในการกลับสู่ดวงจันทร์” เขากล่าว “มันมีขนาดเท่ากับทวีปแอฟริกา แต่เรายังเลือกคนเพียงผิวเผินใน 6 แห่งในช่วงเวลาไม่กี่วัน”สำหรับ ผู้ฝึกฝนนักบินอวกาศอพอลโลในธรณีวิทยาบนดวงจันทร์มีวิสัยทัศน์ที่ยิ่งใหญ่กว่า 

โดยการตัดวงแหวนเท่านั้น (ดูรูปที่ 1 ด้านบน) . ในความเป็นจริง การจำลองล่าสุดที่เราดำเนินการแนะนำว่าหากนานพอ โพลิเมอร์ของวงแหวนจะเฉื่อยชาจนอาจกลายเป็นน้ำแข็งเข้าที่ในที่สุด หากสิ่งนี้เกิดขึ้น – และเรามีหลักฐานแม้ว่าจะไม่มีข้อพิสูจน์แน่ชัดว่าเกิดขึ้นจริง  เราคงจะระบุสถานะใหม่ของสสารได้ ซึ่งเราเรียกว่า “แก้วทอพอโลยี” “เป้าหมายของเราในระยะยาวควรเป็นภารกิจของนักบินอวกาศ

Credit : เว็บสล็อตแท้ / สล็อตเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์