Мэриленд сегодня

Команда UMD — одна из 18 общенациональных компаний, продвигающих новаторские измерительные технологии

Роберт Хершбах, 22 августа 2023 г.

Визуализация предлагаемой платформы квантового зондирования в масштабе чипа включает в себя представление генерации и обнаружения квантового света.

Рендеринг Чада Смита

Национальный научный фонд (NSF) сегодня объявил, что предоставил трехлетний грант в размере 1 миллиона долларов многоинституциональной команде под руководством UMD, работающей над преодолением препятствий на пути дальнейшего прогресса в области квантовых датчиков, которые предлагают более продвинутые возможности, чем их традиционные, или «классические» аналоги.

Команда является одной из 18 со всей страны, которые успешно боролись за гранты, присуждаемые NSF в рамках программы «Задачи квантового зондирования для трансформационных достижений в квантовых системах».

Спустя почти столетие после того, как квантовая механика позволила разработать транзисторы и лазеры, исследователи теперь манипулируют такими явлениями, как квантовая запутанность, для таких целей, как вычисления, зондирование и измерение, которые в совокупности называются Второй квантовой революцией.

«Квантовая механика включает в себя такие явления, как суперпозиция и «жуткие действия на расстоянии», когда частица, находящаяся в Нью-Йорке, может быть соотнесена с частицей в Лос-Анджелесе таким образом, который не может объяснить классическая физика», — заявили в UMD по машиностроению. доцент Авик Датт, который возглавляет команду и занимает совместные должности на кафедре машиностроения и в Институте физических наук и технологий. «Целью квантового зондирования является использование этих необычных свойств для улучшения чувствительности, мощности обнаружения и разрешения».

Но за эти достижения приходится платить значительно возросшей сложностью, что затрудняет масштабную реализацию квантовых датчиков. 18 команд проведут широкий спектр исследовательской деятельности: от измерения высоты и плотности гор с помощью сверхточных атомных часов до выявления внутренних функций живых клеток с помощью квантово-запутанных частиц света, сообщает NSF.

«Новое поколение датчиков однажды позволит врачам выявлять инфекции внутри отдельных клеток, а геологам — находить подземные залежи полезных ископаемых, не поднимая лопаты», — говорится в новом сообщении агентства.

Исследования Датта поддерживаются стартовым грантом Национальной квантовой лаборатории в Мэриленде, известной как Q-Lab, — партнерства между UMD и IonQ из Колледж-Парка, ведущим стартапом в области квантовых вычислений, частично основанным на исследованиях в UMD.

Датт и его коллеги будут работать над пока еще нерешенными проблемами. Его соруководителями являются Пол Летт, научный сотрудник Объединенного квантового института и адъюнкт-профессор физики, работающий в Национальном институте стандартов и технологий, Елена Вукович из Стэнфордского университета и Питер Маурер из Чикагского университета.

Команда будет стремиться преодолеть технические препятствия, отчасти с помощью метода, известного как «сжатие света», который предполагает сжатие шума, то есть случайных колебаний, создаваемых лазерным лучом. В результате получается «тихий» луч со специально адаптированным перераспределением шума, который можно использовать для точного зондирования и обнаружения.

Датт и его студенты будут разрабатывать необходимые устройства и системы в FabLab Мэрилендского наноцентра вместе с командами Летта и Вуковича. Команда Маурера из Чикагского университета применит свои инновации для химического и биомолекулярного обнаружения.

Исследовать

Машиностроение Физика Квантовые научные исследования

Инженерная школа А. Джеймса Кларка, Колледж компьютерных, математических и естественных наук