Fysikere har designet en kvant" optisk kompressor" som kan redusere kvantestøyen i den innfallende laserstrålen med 15%. Dette er det første systemet i sitt slag som fungerer i romtemperatur, noe som gjør det egnet for kompakte bærbare oppsett og kan legges til høypresisjonsforsøk for å forbedre lasermåling.
Kjernen til denne "kompressoren" er et optisk hulrom med to nanomekaniske speil plassert i et vakuumkammer. Et av speilene er mindre enn diameteren til et menneskehår, opphengt av en fjærlignende utkragning og kan bevege seg. Det større speilet står stille.
Formen og utseendet til det mindre" nanomechanical" speil spiller en nøkkelrolle i systemets evne til å arbeide ved romtemperatur. Når laserstrålen kommer inn i kammeret, reflekteres den mellom de to speilene. Kraften som utøves av lyset får det nanomekaniske speilet til å svinge frem og tilbake, slik at forskere kan designe parametere for å gi lyset spesielle kvanteegenskaper.
Laseren kan la systemet være i komprimert tilstand, som kan brukes til mer nøyaktige målinger, for eksempel kvanteberegning og gravitasjonsbølgedeteksjon. MIT marmorprofessor og viseadministrerende direktør i fysikk Nergis Mavalvala sa:" Viktigheten av resultatet er at du kan konstruere disse mekaniske systemene for å ha kvantemekanikk ved romtemperatur. Opptreden."
Laser inneholder et stort antall fotoner, disse fotonene strømmer ut i form av synkroniserte bølger for å produsere en lys fokusert stråle. Imidlertid er det i denne ordnede konfigurasjonen en viss tilfeldighet blant de individuelle fotonene til laseren, som vises i form av kvantefluktuasjoner, som også kalles" shot noise" i fysikk.
Så langt har optomekanisk komprimering blitt realisert i storskala enheter som må hyses i kryogene kjøleskap. Dette er fordi, selv ved romtemperatur, den omgivende termiske energien er tilstrekkelig til å påvirke de bevegelige delene av systemet, noe som forårsaker" jitter" ;, som avbryter eventuelle effekter av kvantestøy. For å motstå termisk støy måtte forskerne avkjøle systemet til omtrent 10 K (-263,5 ℃)." Når du trenger kryogen kjøling, kan du' t ha en bærbar kompakt ekstruder," Sa Mahuawala." Det kan være et gjennombrudd fordi du ikke kan plassere kompressoren i et stort kjøleskap og bruke den til eksperimenter eller utstyr som brukes i felt."
Teamet ledet av Aggarwal ønsket å designe et optomekanisk system der det bevegelige speilet til systemet er laget av et materiale som i grunn absorberer veldig lite varmeenergi, slik at de ikke trenger å avkjøle systemet eksternt. De designet til slutt et veldig lite 70 mikron bredt speil med vekslende lag av galliumarsenid og aluminiumgalliumarsenid. Begge materialene er krystaller med en veldig ordnet atomstruktur som kan forhindre at innkommende varme renner ut. Denne funksjonen gjør at teamet kan identifisere og dermed redusere laser' s kvantestøy med 15%, noe som resulterer i mer presis" komprimert" lys." Veldig rotete materialer kan lett miste energi fordi elektroner kolliderer og kolliderer og genererer termisk bevegelse mange steder," Sa Aggarwal." Jo mer ryddig og rent materiale er, jo færre steder mister det eller sprer energi."
Mavalvala sa," Dette viser at vi vet hvordan vi lager en romtemperaturkompressor som er uavhengig av bølgelengde. Når vi forbedrer eksperimentene og materialene våre, lager vi bedre kompressorer."