新しい量子センシング手法は温室効果ガス検出の向上に期待

2023 年 4 月 4 日

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ブリストル大学著

分子をより高精度に検出して特徴付けるための革新的な新しい技術が提案され、環境モニタリング、医療診断、産業プロセスにおける大幅な進歩への道が開かれました。

ブリストル大学の物理学者が提唱した新しい量子センシング手法は、光周波数を正確に測定する周波数コム技術を開発した2005年のノーベル物理学賞受賞者、ジョン・ホール氏とテオドール・ヘンシュ氏の研究に基づいている。 周波数コムは、光の独特な吸収方法に基づいて物質を特徴付けるために、科学や産業の多くの分野で導入されています。

ただし、光コム分光法の精度は、すべてのレーザーやその他の古典的な光源に存在する基本レベルのノイズによって制限されます。 「スクイーズドライト」と呼ばれるノイズが低減された量子状態は、この制限を克服することができ、重力波検出器の感度を向上させるために利用されています。

Physical Review Letters に掲載された論文では、スクイーズド光は、吸収分子のプローブに使用される広範囲のコム周波数にわたってノイズを大幅に抑制することが示されています。

著者 Alex Belsley、量子工学博士学生は、「この研究は、ガス種を現場で高精度に監視するための新しい方法を提案しています。センシングにおける量子の利点は今日実現可能であり、量子強化センサーが社会に変革的な影響を与えることに興奮しています」と述べました。今後数年は。」

この新しいアプローチにより、検出限界が 10 倍以上向上する可能性があります。 さまざまな種類のガスを超低濃度で特性評価できることに加えて、温度や圧力などの重要な特性を高感度で測定することもできます。

量子工学技術研究所の共同所長であり、アレックス・ベルスリー博士のジョナサン・マシューズ教授は、 「より優れたセンサーは私たちの将来にとって重要です。ヘルスケア、製造、環境モニタリング、そして新しい科学自体はすべて、物理的特性の測定方法の進歩から恩恵を受けています。アレックスの研究は、圧縮された光が周波数コム分光法をどのように改善できるかを示しています。これは次のステップです」研究室での実験でさらに研究することです。」

詳しくは： Alexandre Belsley、明るい圧縮周波数コムを使用した量子強化吸収分光法、物理レビューレター (2023)。 DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.133602

雑誌情報:物理的なレビューレター

ブリストル大学提供