Novo método de detecção quântica promete melhorar a detecção de gases de efeito estufa

4 de abril de 2023

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pela Universidade de Bristol

Uma nova técnica inovadora para detectar e caracterizar moléculas com maior precisão foi proposta, abrindo caminho para avanços significativos em monitoramento ambiental, diagnóstico médico e processos industriais.

O novo método de detecção quântica, apresentado por um físico da Universidade de Bristol, baseia-se no trabalho dos ganhadores do Prêmio Nobel de Física de 2005, John Hall e Theodor Hänsch, que desenvolveram uma técnica de pente de frequência para medir com precisão as frequências ópticas. Os pentes de frequência são implantados em muitas áreas da ciência e da indústria para caracterizar a matéria com base na maneira única como a luz é absorvida.

No entanto, a precisão da espectroscopia de pente óptico é limitada por um nível fundamental de ruído presente em todos os lasers e outras fontes clássicas de luz. Um estado quântico com ruído reduzido chamado "luz espremida" pode superar essa limitação e foi aproveitado para melhorar a sensibilidade dos detectores de ondas gravitacionais.

Em um artigo publicado na Physical Review Letters, mostra-se que a luz espremida suprime significativamente o ruído em um amplo conjunto de frequências de pente usadas para sondar uma molécula absorvente.

Autor Alex Belsley, Ph.D. em Engenharia Quântica. estudante, disse: "Este trabalho propõe um novo método para monitorar espécies de gás in situ e com alta precisão. A vantagem quântica na detecção pode ser percebida hoje e estou animado com o impacto transformador que os sensores aprimorados quânticos terão em nossa sociedade no próximos anos."

Esta nova abordagem poderia alcançar uma melhoria de mais de dez vezes nos limites de detecção. Além de permitir a caracterização de diferentes tipos de gases em concentrações ultrabaixas, também pode determinar propriedades importantes como temperatura e pressão com alta sensibilidade.

Professor Jonathan Matthews, co-diretor dos Laboratórios de Tecnologia de Engenharia Quântica e Ph.D. de Alex Belsley. conselheiro, disse: "Sensores melhores são importantes para o nosso futuro. Saúde, manufatura, monitoramento ambiental e a própria nova ciência se beneficiam dos avanços em como medimos as propriedades físicas. O trabalho de Alex mostra como a luz espremida pode melhorar a espectroscopia de pente de frequência - o próximo passo é explorar mais com experimentos em laboratório."

Mais Informações: Alexandre Belsley, Quantum-Enhanced Absorption Spectroscopy with Bright Squeezed Frequency Combs, Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.133602

Informações do jornal:Cartas de revisão física

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