Фотонный чип с микрокольцевым резонатором, наноизготовленный в коммерческом литейном цехе. Авторы и права: Джоэл Таскер, QET Labs

Сенсоры – неотъемлемая часть нашей повседневной жизни. Хотя они часто остаются незамеченными, датчики предоставляют критически важную информацию, необходимую для современного здравоохранения, безопасности и мониторинга окружающей среды. Одни только современные автомобили содержат более 100 датчиков, и это число будет только увеличиваться.

Квантовое восприятие может произвести революцию в современных датчиках, значительно повысив их производительность. Более точные, быстрые и надежные измерения физических величин могут оказать преобразующее воздействие на все области науки и техники, включая нашу повседневную жизнь.

Однако большинство схем квантового восприятия полагаются на особые запутанные или сжатые состояния света или материи, которые трудно генерировать и обнаруживать. Это серьезное препятствие для использования всей мощности квантово-ограниченных датчиков и их развертывания в реальных сценариях.

В статье, опубликованной в Physical Review Letters, группа физиков из университетов Бристоля, Бата и Уорвика показала, что можно выполнять высокоточные измерения важных физических свойств без необходимости сложных квантовых состояний света и схем обнаружения.

Ключом к этому прорыву является использование кольцевых резонаторов — крошечных структур беговой дорожки, которые направляют свет по петле и максимизируют его взаимодействие с исследуемым образцом. Важно отметить, что кольцевые резонаторы можно производить массово, используя те же процессы, что и чипы в наших компьютерах и смартфонах.

Алекс Белсли, Лаборатория квантовых инженерных технологий (QET Labs), доктор философии, студент и ведущий автор работы, сказал: «Мы на шаг ближе ко всем интегрированным фотонным датчикам, работающим в пределах обнаружения, налагаемых квантовой механикой».

Использование этой технологии для обнаружения изменений показателя поглощения или преломления может быть использовано для идентификации и характеристики широкого спектра материалов и биохимических образцов с актуальными приложениями от мониторинга парниковых газов до обнаружения рака.

Доцент Джонатан Мэтьюз, содиректор QETLabs и соавтор работы, заявил: «Мы действительно взволнованы возможностями, которые открывает этот результат: теперь мы знаем, как использовать процессы массового производства для разработки фотонных датчиков в масштабе чипа, которые работают на квантовый предел».