Ερευνητές από τα Εθνικά Εργαστήρια Sandia πέτυχαν σημαντική πρόοδο στην ανάπτυξη κβαντικών αισθητήρων κίνησης χαμηλής κατανάλωσης, κατάλληλων για πλοήγηση όταν τα σήματα GPS εμποδίζονται. Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό AVS Quantum Science και παρουσιάζει μια νέα μέθοδο παγίδευσης ατόμων καινοτόμου σχεδιασμού.
Παγίδευση ατόμων με ελάχιστη ισχύ
Η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τον φυσικό Jongmin Lee, χρησιμοποίησε μια οπτική νανοΐνα διαμέτρου μόλις 420 νανομέτρων. Διοχετεύοντας λέιζερ μέσα από την ίνα, δημιουργήθηκαν φωτοστέφανοι φωτός που εγκλωβίζουν και καθοδηγούν άτομα καισίου.
Η διαδικασία αυτή επιτεύχθηκε με οπτική ισχύ μόλις 5 milliwatts, ποσότητα κατά πολύ μικρότερη από τις προηγούμενες μεθόδους. Παράλληλα, οι ερευνητές πραγματοποίησαν μετρήσεις που προσομοιώνουν την ατομική συμβολoμετρία χρησιμοποιώντας μόλις 150 nanowatts.
Ανθεκτικός σχεδιασμός για ακραίες συνθήκες
Σε αντίθεση με τα συμβατικά ατομικά συμβολόμετρα ελεύθερης πτώσης, στα οποία οι κραδασμοί μπορούν να διακόψουν τις μετρήσεις, η καθοδηγούμενη ατομική συμβολομετρία διατηρεί τα άτομα συνεχώς υπό τον έλεγχο των λέιζερ. Αυτό το χαρακτηριστικό καθιστά την τεχνολογία κατάλληλη για χρήση σε στρατιωτικά οχήματα ή αεροσκάφη που κινούνται σε συνθήκες έντονων αναταράξεων.
Για την αντιμετώπιση της θερμότητας που αναπτύσσεται στα μικροσκοπικά εξαρτήματα, η ομάδα σχεδίασε έναν νέο κυματοδηγό μεμβράνης. Ο σχεδιασμός αυτός χρησιμοποιεί πείρους σιλικόνης στα άκρα ως απαγωγούς θερμότητας, αποτρέποντας την καταστροφή του κυματοδηγού στο κενό.
Προοπτικές για ενσωμάτωση σε μικροτσίπ
Ο μακροπρόθεσμος στόχος των ερευνητών είναι η πλήρης ενσωμάτωση του συστήματος σε φωτογονικά ολοκληρωμένα κυκλώματα (photonic integrated circuits). Η επίτευξη της παγίδευσης ατόμων με χαμηλή ισχύ και η επίλυση των θεμάτων θερμότητας ανοίγουν τον δρόμο για τη δημιουργία αυτόνομων, συμπαγών κβαντικών αισθητήρων αδρανειακής πλοήγησης.