新的量子传感方法有望改进温室气体检测
发布时间：2023-04-06 08:00:00 阅读数： 671
传感策略的示意图，其中挤压梳子探测气体的传输率与频率有关的η。探针是通过使用高反射分束器（BS）和相位调制器（PM）将宽带挤压真空状态|ξ⟩与相干状态|α⟩置换产生的。探测系统包括一个平衡的同调探测器（HD），带有一个相位可调的本地振荡器（LO），然后是一个频谱分析仪（SA）。资料来源：《物理评论快报》（2023）。DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.133602
一种以更高的精度检测和描述分子的创新技术已经被提出，为环境监测、医疗诊断和工业流程的重大进展铺平了道路。
由布里斯托尔大学的一位物理学家提出的这种新的量子传感方法建立在2005年诺贝尔物理学奖得主约翰-霍尔和西奥多-汉斯奇的工作基础上，他们开发了一种频率梳技术来精确测量光学频率。频率梳被部署在科学和工业的许多领域，根据光吸收的独特方式来描述物质的特征。
然而，光梳光谱学的精度受到所有激光器和其他经典光源中存在的基本噪声水平的限制。一种被称为 "挤压光 "的噪音降低的量子态可以克服这一限制，并被用来提高引力波探测器的灵敏度。
在《物理评论快报》上发表的一篇论文中，挤压光被证明可以在一组广泛的梳状频率上明显抑制噪声，用于探测一个吸收性分子。
作者Alex Belsley，量子工程博士生，说："这项工作提出了一种新的方法，可以在原地高精度地监测气体物种。今天可以实现传感方面的量子优势，我对未来几年量子增强的传感器对我们的社会产生的变革性影响感到兴奋。"
这种新方法有可能实现检测极限的十倍以上的改进。除了可以在超低浓度下对不同类型的气体进行表征，它还可以以高灵敏度确定温度和压力等重要属性。
量子工程技术实验室的联合主任、Alex Belsley的博士生导师Jonathan Matthews教授说："更好的传感器对我们的未来非常重要。医疗保健、制造业、环境监测和新科学本身，都受益于我们测量物理特性的方式的进步。亚历克斯的工作显示了挤压光如何能够改善频率梳理光谱学--下一步是在实验室中通过实验进一步探索。"
参考信息
Alexandre Belsley, Quantum-Enhanced Absorption Spectroscopy with Bright Squeezed Frequency Combs, Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.133602
