Квантовая технология достигла новых высот: представлен детектор гравитационных волн

Эксперимент проводился с использованием двух облаков атомов стронция-87

Международная команда ученых разработала первый полноценный квантовый детектор гравитационных волн и возможных сигналов темной материи, основанный на дифференциальной атомной интерферометрии. Новая технология значительно уменьшает уровень шумов, которые долгое время ограничивали точность таких измерений.

В основе технологии лежит атомная интерферометрия — метод, при котором атомы охлаждаются до крайне низких температур и начинают вести себя как волны. Это позволяет измерять их отклонения под воздействием очень слабых сил, включая гравитационные силы.

Главная проблема таких систем заключалась в помехах; эти шумы могли полностью затушить слабые сигналы, связанные с гравитационными волнами или гипотетическими частицами темной материи.

Для решения данной проблемы ученые разработали дифференциальный интерферометр, который одновременно отслеживает два независимых облака атомов и сопоставляет их поведение. Такой метод позволяет компенсировать шумы и выделять реальные физические сигналы.

Эксперимент проводился с использованием двух облаков атомов стронция-87, охлажденных до температуры около двух микрокельвинов. Система продемонстрировала способность измерять положение атомов с точностью, близкой к фундаментальным ограничениям квантовой механики, сохраняя стабильность даже при введенных искусственных помехах.

Кроме того, исследователям удалось смоделировать сигналы, имитирующие эффекты гравитационных волн и возможные проявления темной материи, и успешно зарегистрировать их системой. Это подтвердило, что такие квантовые детекторы могут функционировать с реальными астрофизическими сигналами.

По словам профессора Имперского колледжа Лондона Оливье Бухмюллера, работа открывает перспективы для создания масштабных квантовых сенсоров, способных решать основные задачи современной физики.