kvantesensorik

Kvantesensorik är ett område inom kvantteknik som studerar hur kvantmekaniska fenomen kan användas för att mäta fysiska storheter med mycket hög precision. Genom att utnyttja kvantsystem i väl kontrollerade tillstånd, koherens och ibland sammanflätning av partiklar kan sensorernas känslighet överträffa vad som är möjligt med klassiska metoder.

Grundprinciperna inkluderar användning av kvantresurser som lång koherenstid, kvantsqueezing och sammanflätade tillstånd för att överträffa standardkvantgränsen. Metoder som Ramsey-interferometri, kvantfasmätning och dynamisk decoupling används för att mäta svaga fält eller tidsförändringar i en miljö. Målet är ofta att närma sig Heisenberggränsen för mätprecision.

Vanliga plattformar är färgcentra i diamanter (nitrogen-vacancy-centers, NV-centers), kylda atomer och atominterferometriska metoder, samt supraledande qubits. Olika sensorplattformar är särskilt lämpade för olika storheter: magnetfält, elektriska fält, temperatur, tid och acceleration eller gravitation. NV-sensorer används till exempel för nanoskopisk magnetometri och ytliga mätningar i material.

Användningsområden inkluderar mycket känslig magnetometri för biomagnetiska signaler och materialvetenskap, precisionsmätningar av tid och navigation utan extern referens, samt kartläggning av lokala magnetfält i material och nanoskaliga system.

Utmaningar inkluderar decoherence, miljöbrus och krav på sofistikerad isolering och kontroll. Att göra kvantesensorer mindre och mer robusta för fältarbete och kommersialisering är föremål för pågående forskning och utveckling.