Chip fotonico con risonatore a microring nanofabbricato in una fonderia commerciale. Credito:Joel Tasker, QET Labs
Un team di fisici guidato da Bristol ha trovato un modo per far funzionare sensori fotonici fabbricabili in massa al limite quantico. Questa svolta apre la strada ad applicazioni pratiche come il monitoraggio dei gas serra e il rilevamento del cancro.
I sensori sono una caratteristica costante della nostra vita quotidiana. Sebbene spesso non vengano percepiti, i sensori forniscono informazioni critiche essenziali per il moderno monitoraggio sanitario, della sicurezza e dell'ambiente. Le auto moderne da sole contengono oltre 100 sensori e questo numero aumenterà solo.
Il rilevamento quantistico è pronto a rivoluzionare i sensori di oggi, aumentando notevolmente le prestazioni che possono ottenere. Misurazioni più precise, più rapide e affidabili delle grandezze fisiche possono avere un effetto trasformativo su ogni area della scienza e della tecnologia, compresa la nostra vita quotidiana.
Tuttavia, la maggior parte degli schemi di rilevamento quantistico si basa su speciali stati di luce o materia aggrovigliati o compressi che sono difficili da generare e rilevare. Questo è un grosso ostacolo allo sfruttamento della piena potenza dei sensori quantistici limitati e alla loro implementazione in scenari del mondo reale.
In un articolo pubblicato in Lettere di revisione fisica , un team di fisici delle università di Bristol, Bath e Warwick ha dimostrato che è possibile eseguire misurazioni ad alta precisione di importanti proprietà fisiche senza la necessità di sofisticati stati quantistici della luce e schemi di rilevamento.
La chiave di questa svolta è l'uso di risuonatori ad anello, minuscole strutture che guidano la luce in un ciclo e massimizzano la sua interazione con il campione in studio. È importante sottolineare che i risonatori ad anello possono essere prodotti in serie utilizzando gli stessi processi dei chip nei nostri computer e smartphone.
Alex Belsley, Ph.D. dei laboratori di tecnologia di ingegneria quantistica (QET Labs). studente e autore principale del lavoro, ha dichiarato:"Siamo un passo più vicini a tutti i sensori fotonici integrati che operano ai limiti di rilevamento imposti dalla meccanica quantistica".
L'utilizzo di questa tecnologia per rilevare l'assorbimento o i cambiamenti dell'indice di rifrazione può essere utilizzato per identificare e caratterizzare un'ampia gamma di materiali e campioni biochimici, con applicazioni topiche dal monitoraggio dei gas serra alla rilevazione del cancro.
Il Professore Associato Jonathan Matthews, co-direttore di QETLabs e coautore del lavoro, ha dichiarato:"Siamo davvero entusiasti delle opportunità offerte da questo risultato:ora sappiamo come utilizzare processi di produzione di massa per progettare sensori fotonici su scala di chip che operano a il limite quantico." + Esplora ulteriormente
