Может ли квантовый свет удвоить наши возможности в анализе материалов?

Новая квантовая техника, разработанная международной группой учёных, совершила прорыв в области временной спектроскопии, удвоив её чувствительность и открыв двери для обнаружения ранее невидимых сигналов. Этот метод, основанный на применении квантово запутанных пар лазерных импульсов, преодолевает ограничения традиционных методов, что позволяет значительно улучшить анализ материалов.
Может ли квантовый свет удвоить наши возможности в анализе материалов?
Изображение носит иллюстративный характер

Временная спектроскопия, широко используемая для изучения состава материалов, опирается на короткие лазерные импульсы. Однако её эффективность ограничена «дробовым шумом» – помехами, возникающими из-за природы классического лазерного света. Этот шум затрудняет точное измерение слабых сигналов, скрывая важную информацию. Примером важности улучшения этого метода может служить работа Ференца Крауза, лауреата Нобелевской премии 2023 года, который использовал временную спектроскопию для обнаружения ранних признаков заболеваний, таких как рак.

Решение этой проблемы нашлось в применении квантового света. Вместо обычных лазерных импульсов исследователи используют пары квантово запутанных импульсов. В этих парах дробовой шум имеет зеркальную природу, и при вычитании результатов измерений шум аннулируется. В результате, полезные сигналы, которые ранее были маскированы шумом, становятся видимыми.

Этот новый метод позволяет достичь вдвое большей чувствительности по сравнению с классической временной спектроскопией. Кроме того, уровень шума в получаемых результатах снижается вдвое. Эта значительная разница открывает широкие перспективы для различных областей.

Ключевую роль в разработке этой техники сыграли профессор Маттео Клеричи из Университета Глазго и Университета Инсубрии, а также аспиранты Дионисис Адаму и Леннарт Хирш из Университета Глазго, входящего в состав Инженерной школы Джеймса Уатта. Существенный вклад в работу также внесли учёные из Университета Лафборо и Университета Стратклайда.

Потенциал квантовой временной спектроскопии огромен. Она может быть использована для детального анализа состава материалов, для обнаружения следов загрязняющих веществ и взрывчатых веществ, а также для выявления биомаркеров заболеваний в образцах крови. Эти возможности могут революционизировать многие отрасли, от медицины до безопасности.

Научная статья, описывающая это исследование, под названием «Квантовая временная спектроскопия», опубликована в журнале Science Advances. Это исследование демонстрирует значительный шаг вперед в области квантовых технологий и их применения в науке и технике.

В будущем учёные планируют ещё больше повысить чувствительность квантовой спектроскопии. В частности, они планируют адаптировать методы интерферометрии, разработанные для детекторов гравитационных волн. Это открывает путь к ещё более точным и чувствительным методам исследования, что приведёт к новым открытиям.


Новое на сайте

19905Зачем древние египтяне строили круглые храмы? 19904Планета, на которой вы живёте, но почти не знаете 19903Может ли анализ крови остановить рак печени ещё до его начала? 19902Кто такие GopherWhisper и зачем им монгольские чиновники? 19901«Вояджер-1» готовится к манёвру «большой взрыв»: NASA отключает приборы ради выживания 19900Почему вокруг Чатемских островов появилось светящееся кольцо из планктона? 19899Как взлом Vercel начался с Roblox-скрипта на чужом компьютере 19898Кто лежит в шотландских гробницах каменного века? 19897Почему две англосаксонские сестра и брат были похоронены в объятиях 1400 лет назад? 19896Гормон GDF15: найдена причина мучительного токсикоза у беременных 19895Почему хакеры Harvester прячут вредоносный код в папке «Zomato Pizza»? 19894Робот-гуманоид Panther от UniX AI претендует на место в каждом доме 19893Artemis застряла на земле: NASA не может лететь на луну без новых скафандров 19892Почему 20 000 промышленных устройств по всему миру оказались под угрозой взлома? 19891Зачем египетская мумия «проглотила» «Илиаду»?
Ссылка