Прорыв в квантовых технологиях: создан детектор гравитационных волн

Группа исследователей международного уровня представила инновационный квантовый детектор, предназначенный для регистрации гравитационных волн и следов тёмной материи. В основе разработки лежит метод дифференциальной атомной интерферометрии, который позволил радикально минимизировать фоновые шумы, долгие годы препятствовавшие получению сверхточных измерений.

Принцип работы устройства базируется на атомной интерферометрии: атомы охлаждают до экстремально низких температур, переводя их в состояние квантовых волн. Это дает возможность фиксировать мельчайшие изменения их траектории, вызванные воздействием крайне слабых сил, в том числе гравитационных.

Ранее главным препятствием для развития подобных систем были помехи, которые маскировали едва уловимые сигналы от гравитационных волн или гипотетических частиц тёмной материи.

Чтобы нивелировать влияние шумов, учёные спроектировали дифференциальный интерферометр, который параллельно контролирует два обособленных облака атомов, сопоставляя их реакции. Такой дифференциальный анализ позволяет эффективно отфильтровывать помехи и выделять достоверные физические данные.

В экспериментальной установке применялись два облака изотопа стронция-87, охлаждённых до температуры около двух микрокельвинов. Система продемонстрировала способность отслеживать положение атомов с точностью, сопоставимой с фундаментальными квантовыми пределами, сохраняя при этом устойчивость даже при намеренном внесении внешних возмущений.

Более того, специалисты успешно протестировали детектор на имитационных сигналах, воспроизводящих эффекты гравитационных волн и потенциальные проявления тёмной материи. Результаты подтвердили, что квантовые сенсоры подобного типа способны эффективно работать с реальными астрофизическими данными.

Профессор Имперского колледжа Лондона Оливье Бухмюллер подчеркнул, что данное достижение прокладывает путь к созданию крупномасштабных квантовых систем, способных найти ответы на фундаментальные вопросы современной фундаментальной физики.

Источник: iXBT