Imperial College London araştırmacıları tarafından geliştirilen çığır açıcı bir kuantum sensörü, yeni nesil kuantum dedektörlerinin arkasındaki temel bir fikrin gerçekçi deneysel koşullar altında çalışabileceğini ilk kez gösterdi — bireysel ölçümleri kullanılamaz hale getirecek kadar derin gürültüye gömülü sinyalleri kurtarmayı başardı.
17 Haziran'da Nature'da yayınlanan ve 5 Temmuz'da geniş çapta raporlanan çalışma, iki uzun taban çizgili atom interferometresini karşılaştırmanın — atomların davranışını aşırı hassasiyetle ölçmek için lazer kullanan cihazlar — deneysel gürültüyü etkili bir şekilde iptal edebileceğini gösteriyor. Bu, erken evrenden gelen kütleçekim dalgalarının ve alışılmadık karanlık madde formlarının zayıf sinyallerini tespit etmeyi mümkün kılıyor.
Prototip, Imperial'in Ultra Soğuk Stronsiyum Laboratuvarı'nda inşa edildi. Araştırmacılar, tek bir ultra kararlı saat lazeri ile ölçülen, birbirinden geniş ölçüde ayrılmış iki ultra soğuk stronsiyum 87 atom bulutu oluşturdu. Tekniği zorlamak için, çok daha büyük gelecek dedektörlerinin koşullarını taklit etmek amacıyla sisteme büyük miktarlarda faz gürültüsü eklediler.
Tek başlarına, her iki interferometre de kullanılamaz hale geldi — gürültü sinyallerini tamamen bastırdı. Ancak ikisi karşılaştırıldığında, sinyal yeniden ortaya çıktı. Birleşik ölçüm, kuantum fiziği tarafından belirlenen temel sınıra ulaştı ve lazer gürültü iptalinin gerektiği gibi çalıştığını kanıtladı. Ekip daha sonra, geçen bir kütleçekim dalgası veya karanlık madde alanının üretebileceğine benzer bir salınımlı sinyal ekledi ve bu sinyal açıkça tespit edilebilir kaldı.
"Kuantum sensörlerinin evreni anlamamıza yardımcı olabileceğini uzun zamandır biliyoruz, ancak bunları gereken çözünürlükte inşa etmek ancak son zamanlarda mümkün hale geldi," dedi laboratuvarın eş lideri Dr. Charles Baynham. "Bir atomdan gelen sinyallerin bize milyonlarca yıl önce birleşmiş bir kara delikten bahsettiği günü sabırsızlıkla bekliyorum."
Çalışma, Fermilab'daki MAGIS projesi ve CERN'de önerilen AICE tesisi ile bağlantılı olan Atom İnterferometre Gözlemevi ve Ağı (AION) işbirliğinin bir parçasıdır. Gerçekleştirilirse, bu tesisler şimdiye kadar inşa edilmiş en büyük kuantum deneylerinden bazıları haline gelebilir.
