Изобретенные в 1991 году атомные интерферометры используют суперпозицию, феномен квантовой механики, позволяющий частице находиться в двух и более состояниях одновременно. Атом в суперпозиции действует как волна, которая делится на две лазерными импульсами. Волны расходятся в разных направлениях, а потом снова объединяются. Картина, которую формирует рекомбинация волн, позволяет измерить силы, действующие на атом.
«Атомные интерферометры отлично измеряют малейшие колебания в расстояниях. Мы не знаем, насколько сильна темная материя, так что наши инструменты должны быть как можно более чувствительными. Поскольку мы еще не видели темную материю, мы знаем, что ее воздействие должно быть довольно слабым», - сказал Тимоти Ковачи из Северо-Западного университета, глава научной группы.
Однако настолько крошечные волны крайне восприимчивы к помехам, нарушающим интерференционную картину. Один фотон может изменить направление движения атома, сдвинув его на сантиметр в секунду. Если это всего один атом, ничего страшного, но из-за повторных лазерных импульсов ошибки в вычислениях быстро накапливаются.
Решение, предложенное командой Ковачи, состоит в том, чтобы методично спланировать лазерные импульсы. Самокоррекция импульсов осуществляется за счет машинного обучения. И хотя отдельные импульсы все еще не полностью защищены от помех, за счет оптимизации всей последовательности их несовершенство можно нивелировать.
После оценки виртуальной модели ученые собрали экспериментальный атомный интерферометр и подтвердили, что он усиливает сигнал в 1000 раз. Производительность прибора без оптимального управления увеличилась в 50 раз.
«Учитывая распространенность спонтанной эмиссии в квантовых системах, эти результаты могут оказаться ценными для улучшения производительности различных квантовых датчиков, - говорится в статье. – Мы считаем, что наше открытие существенно повысит производительность интерферометров для различных задач, включая поиски темной материи, темной энергии и обнаружения гравитационных волн».
Концепция темной энергии была предложена 26 лет назад, с тех пор ученые ищут носителя этой необычной силы, вызывающей нарастающее расширение Вселенной. Команда физиков из США расширила область поисков, https://hightech.plus/2024/06/30/visokotochnii-izmeritelnih-... самый точный на сегодня эксперимент, который должен был показать малейшие отклонения от принятой теории гравитации.
