I fisici hanno progettato un" quantistico; compressore ottico" che può ridurre del 15% il rumore quantistico nel raggio laser incidente. Questo è il primo sistema del suo genere che funziona a temperatura ambiente, rendendolo adatto per configurazioni portatili compatte e può essere aggiunto a esperimenti di alta precisione per migliorare la misurazione laser.
Il nucleo di questo "compressore" è una cavità ottica con due specchi nanomeccanici situati in una camera a vuoto. Uno degli specchi è più piccolo del diametro di un capello umano, è sospeso da un cantilever a molla e può muoversi. Lo specchio più grande è fermo.
La forma e l'aspetto del" nanomeccanico" gli specchi giocano un ruolo chiave nella capacità del sistema di funzionare a temperatura ambiente. Quando il raggio laser entra nella camera, viene riflesso tra i due specchi. La forza esercitata dalla luce fa oscillare lo specchio nanomeccanico avanti e indietro, consentendo ai ricercatori di progettare parametri per conferire alla luce proprietà quantistiche speciali.
Il laser può lasciare il sistema in uno stato compresso, che può essere utilizzato per misurazioni più accurate, come il calcolo quantistico e il rilevamento delle onde gravitazionali. Nergis Mavalvala, professore di marmo del MIT e vicedirettore di fisica, ha dichiarato:" L'importanza del risultato è che è possibile progettare questi sistemi meccanici per avere la meccanica quantistica a temperatura ambiente. Prestazione."
Il laser contiene un gran numero di fotoni, questi fotoni fluiscono sotto forma di onde sincronizzate per produrre un fascio luminoso focalizzato. Tuttavia, in questa configurazione ordinata, c'è una certa casualità tra i singoli fotoni del laser, che appaiono sotto forma di fluttuazioni quantistiche, che è anche chiamata" shot noise" in fisica.
Finora, la compressione optomeccanica è stata realizzata in dispositivi di grandi dimensioni che devono essere alloggiati in frigoriferi criogenici. Questo perché, anche a temperatura ambiente, l'energia termica circostante è sufficiente ad influenzare le parti mobili del sistema, provocando" jitter", che annulla gli effetti del rumore quantistico. Per resistere al rumore termico, i ricercatori hanno dovuto raffreddare il sistema a circa 10 K (-263,5 ℃)." Quando hai bisogno di raffreddamento criogenico, puoi' t avere un estrusore compatto portatile," Ha detto Mahuawala." Potrebbe essere un passo avanti perché non puoi' t mettere il compressore in un grande frigorifero e usarlo per esperimenti o per alcune apparecchiature utilizzate sul campo."
Il team guidato da Aggarwal voleva progettare un sistema opto-meccanico in cui lo specchio mobile del sistema è costituito da un materiale che essenzialmente assorbe pochissima energia termica, quindi non è necessario raffreddare il sistema esternamente. Infine hanno progettato uno specchio molto piccolo da 70 micron con strati alternati di arseniuro di gallio e arseniuro di gallio di alluminio. Entrambi i materiali sono cristalli con una struttura atomica molto ordinata che può impedire la fuoriuscita del calore in ingresso. Questa caratteristica consente al team di identificare e quindi ridurre del 15% il rumore quantico del&laser, ottenendo una quotazione&più precisa" luce." I materiali molto disordinati possono facilmente perdere energia perché gli elettroni entrano in collisione e si scontrano e generano movimento termico in molti punti," Ha detto Aggarwal." Più un materiale è ordinato e puro, meno posti perde o dissipa energia."
Mavalvala ha detto:" Questo dimostra che sappiamo come realizzare un compressore a temperatura ambiente indipendente dalla lunghezza d'onda. Man mano che miglioriamo i nostri esperimenti e materiali, creeremo compressori migliori."