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JQI的研究人员认为他们已经发现了一种利用纳米机械膜或扬声器的运动来放大微弱电信号的方法

所提出的装置的该示意图显示了其用于检测 - 在该示例中 - 由一组原子的量子力学“自旋”产生的信号

原子在线圈(L)中产生微弱的射频信号,线圈(L)连接到形成电容器的微尺度线

这会使“纳米膜”振动,从而影响激光光学腔的共振频率

输出频率为光,即原始激光频率加上原子信号的总和

一个由物理学家组成的研究小组希望通过实验证明他们的理论描述了如何使用光和纳米级扬声器检测弱电信号和冷却电路

如果得到证实,该团队相信这项技术可以帮助简化MRI医疗程序,并对量子信息科学领域产生巨大影响

来自联合量子研究所(JQI),丹麦哥本哈根Neils Bohr研究所和哈佛大学的物理学家团队开发了一种理论,描述如何使用光检测弱电信号和冷却电路,以及非常像纳米级扬声器的东西

如果通过实验证明,这项工作可能对低功率无线电信号的检测,磁共振成像(MRI)以及量子信息科学的发展领域产生巨大影响

JQI是美国国家标准与技术研究院(NIST)和马里兰大学帕克分校的合作项目

JQI物理学家杰克泰勒说:“我们设想将纳米机械膜与电路耦合,这样电信号即使非常微弱也会导致膜随着信号强度而略微颤动

” “然后,我们可以将激光器中的光子反射离开该膜,并通过测量反射光在膜运动时移动时的调制来读取信号

这导致光波长的变化

“用于测量光波长的现有技术是高度灵敏的,这使其成为检测由极微弱的电信号引起的扬声器的纳米级运动的理想选择

并且有一天能够检测极其微弱的电信号可能使MRI医疗程序更加容易

“MRI机器非常大,因为它们充满了非常强大的超导磁体,但如果我们能够降低读数所需信号的强度,我们就可以降低磁体的强度和尺寸,”Taylor说

泰勒说:“这可能意味着人们可以在安静地坐在房间里放弃进行核磁共振,并放弃管子

”根据泰勒的说法,可以使用相同的设置从一个量子比特生成信息携带光子

一种流行的量子信息系统设计使用光来在量子位之间传递信息,纠缠粒子将利用量子现象的固有奇怪性来执行当前计算机不可能的某些计算

'nanospeaker'可用于将低能量信号从量子处理器转换为光学光子,在那里它们可以被检测并从一个量子比特传输到另一个量子比特

所有这些,团队将免费为系统冷却

根据他们的计算,将小型扬声器的机械运动转换为光子将从系统中吸取大量的热量(从室温到3开尔文或-270°C),这反过来将减少系统中的噪音并提供为了更好的信号检测

资料来源:国家标准与技术研究所图片:Taylor / NIST

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