Uma forma de reduzir os dispositivos usados ​​em sistemas de detecção quântica foi desenvolvida por pesquisadores da UK Quantum Technology Hub Sensors and Timing, que é liderado pela Universidade de Birmingham.

Dispositivos de detecção têm um grande número de utilizações industriais, desde a realização de pesquisas de solo até o monitoramento de vulcões. Cientistas trabalhando em maneiras de melhorar as capacidades desses sensores estão agora usando tecnologias quânticas, baseado em átomos frios, para melhorar sua sensibilidade.

Máquinas desenvolvidas em laboratórios com tecnologia quântica, Contudo, são pesados ​​e difíceis de transportar, tornando os projetos atuais inadequados para a maioria dos usos industriais.

A equipe de pesquisadores usou uma nova abordagem que permitirá que os sensores quânticos diminuam a uma fração de seu tamanho atual. A pesquisa foi conduzida por uma equipe internacional liderada pela University of Birmingham e SUSTech na China em colaboração com a Paderborn University na Alemanha. Seus resultados são publicados em Avanços da Ciência .

A tecnologia quântica atualmente usada em dispositivos de detecção funciona controlando finamente os feixes de laser para projetar e manipular átomos em temperaturas superfrias. Para gerenciar isso, os átomos devem estar contidos em uma câmara selada a vácuo, onde podem ser resfriados até as temperaturas desejadas.

Um grande desafio para miniaturizar os instrumentos é reduzir o espaço exigido pelos feixes de laser, que normalmente precisam ser organizados em três pares, definido em ângulos. Os lasers resfriam os átomos disparando fótons contra o átomo em movimento, diminuindo seu momentum e, portanto, esfriando-o.

As novas descobertas mostram como uma nova técnica pode ser usada para reduzir o espaço necessário para o sistema de aplicação do laser. O método usa dispositivos chamados metassuperfícies ópticas - estruturas fabricadas que podem ser usadas para controlar a luz.

Um chip óptico de metassuperfície pode ser projetado para difratar um único feixe em cinco separados, feixes bem equilibrados e uniformes que são usados ​​para superresfriar os átomos. Este único chip pode substituir os complexos dispositivos ópticos que atualmente compõem o sistema de resfriamento.

Dispositivos fotônicos de metassuperfície inspiraram uma série de novas atividades de pesquisa nos últimos anos e esta é a primeira vez que pesquisadores conseguiram demonstrar seu potencial em dispositivos quânticos de átomos frios.

Dr. Yu-Hung Lien, autor principal do estudo, diz:"A missão do UK Quantum Technology Hub é fornecer tecnologias que podem ser adotadas e usadas pela indústria. Projetar dispositivos que sejam pequenos o suficiente para serem portáteis ou que possam caber em processos e práticas industriais é vital. Esta nova abordagem representa uma passo significativo nesta abordagem. "

A equipe conseguiu produzir um chip óptico que mede apenas 0,5 mm de diâmetro, resultando em uma plataforma para futuros dispositivos de detecção medindo cerca de 30 cm cúbicos. A próxima etapa será otimizar o tamanho e o desempenho da plataforma para produzir a sensibilidade máxima para cada aplicação.