Новый квантовый метод устранил шумы в детекторах космических сигналов

Физики из международной команды под руководством Имперского колледжа Лондона представили прототип квантового сенсора, который снижает влияние шумов лазерных систем и повышает точность регистрации слабых космических сигналов.

Исследование, опубликованное в журнале Nature, направлено на преодоление фундаментального ограничения современных детекторов, где внутренние шумы часто скрывают сигналы гравитационных волн и тёмной материи.

Атомные облака как измерительный инструмент

В основе технологии лежит атомная интерферометрия: лазеры разделяют облака атомов, а затем объединяют их, фиксируя мельчайшие изменения в их движении.

Использование двух пространственно разделённых облаков, управляемых одним лазером, позволяет выявлять различия, которые могут быть связаны с прохождением гравитационных волн.

Как удалось подавить шум

Основная проблема таких систем — фазовый шум лазеров, который часто значительно превышает полезный сигнал. Это делает детекторы недостаточно чувствительными для регистрации космических эффектов.

Учёные предложили дифференциальный подход: два интерферометра работают параллельно, а затем их данные сравниваются, что позволяет компенсировать шумовые искажения.

Экспериментальное подтверждение

В лаборатории Имперского колледжа использовали атомы стронция-87, охлаждённые до сверхнизких температур и удерживаемые лазерными ловушками. При добавлении искусственного шума система показала устойчивость: при сравнении данных сигнал восстанавливался, а шум исчезал.

Метод также успешно выделил искусственную «имитацию» гравитационной волны, подтвердив высокую точность подхода.

Будущее применения

Разработка может лечь в основу новых поколений интерферометров, которые планируется использовать в проектах MAGIS, AICE, а также в крупных научных инфраструктурах, включая CERN и лаборатории Ферми.

Такие системы могут стать частью глобальной сети для изучения гравитационных волн и поисков тёмной материи.

Больше новостей и эксклюзивных видео смотрите в канале Самара Онлайн 24 в MAX.