Maryland oggi

Il team UMD è uno dei 18 team che promuovono tecnologie di misurazione rivoluzionarie a livello nazionale

Di Robert Herschbach 22 agosto 2023

Un rendering di una proposta piattaforma di rilevamento quantistico su scala chip include una rappresentazione della generazione e del rilevamento della luce quantistica.

Rendering di Chad Smith

La National Science Foundation (NSF) ha annunciato oggi di aver assegnato una sovvenzione triennale di 1 milione di dollari a un team multiistituzionale guidato dall'UMD che lavora per superare gli ostacoli a ulteriori progressi nei sensori quantistici, che offrono capacità più avanzate rispetto ai loro tradizionali, o controparti “classiche”.

Il team è uno dei 18 provenienti da tutto il paese che hanno gareggiato con successo per le sovvenzioni assegnate dalla NSF come parte del suo programma Quantum Sensing Challenges for Transformational Advances in Quantum Systems.

Quasi un secolo dopo che la meccanica quantistica ha consentito lo sviluppo di transistor e laser, i ricercatori stanno ora manipolando fenomeni come l’entanglement quantistico per scopi quali calcolo, rilevamento e misurazione, definiti collettivamente la Seconda Rivoluzione Quantistica.

"La meccanica quantistica coinvolge fenomeni come la sovrapposizione e l'"azione spettrale a distanza", in cui una particella che si trova a New York potrebbe essere correlata con una a Los Angeles, in un modo che la fisica classica non può spiegare", ha affermato l'ingegnere meccanico dell'UMD. il professore assistente Avik Dutt, che guida il team e ricopre incarichi congiunti presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica e l'Istituto di Scienze e Tecnologie Fisiche. “Il rilevamento quantistico mira a utilizzare queste proprietà insolite per migliorare la sensibilità, la potenza di rilevamento e la risoluzione”.

Ma i vantaggi arrivano al prezzo di una complessità notevolmente aumentata, che rende difficile l’implementazione di sensori quantistici su larga scala. I 18 team condurranno un’ampia gamma di attività di ricerca esplorativa, dalla misurazione dell’altezza e della densità delle montagne con un orologio atomico ultrapreciso alla rivelazione delle funzioni interne delle cellule viventi con particelle di luce legate in modo quantistico, ha affermato la NSF.

"Una nuova generazione di sensori potrebbe un giorno consentire ai medici di individuare le infezioni all'interno delle singole cellule, o ai geologi di trovare depositi minerali sotterranei senza sollevare una pala", ha affermato l'agenzia in un nuovo comunicato.

La ricerca di Dutt è supportata da una sovvenzione iniziale del National Quantum Laboratory del Maryland, noto come Q-Lab, una partnership tra UMD e IonQ con sede a College Park, una delle principali startup di calcolo quantistico parzialmente fondata sulla ricerca presso UMD.

Dutt e i suoi colleghi si concentreranno sulle sfide ancora irrisolte. I suoi co-investigatori sono Paul Lett, membro del Joint Quantum Institute e professore aggiunto di fisica che lavora presso il National Institute of Standards and Technology, Jelena Vuckovic della Stanford University e Peter Maurer dell'Università di Chicago.

Il team cercherà di superare gli ostacoli tecnici, in parte attraverso una tecnica nota come “squeezing light”, che prevede la compressione del rumore, ovvero delle fluttuazioni casuali, prodotto da un raggio laser. Il risultato è un raggio “silenzioso” con una ridistribuzione del rumore specificatamente personalizzata che può essere utilizzato per il rilevamento e il rilevamento di precisione.

Dutt e i suoi studenti progetteranno i dispositivi e i sistemi necessari presso il FabLab del Maryland NanoCenter, insieme ai team di Lett e Vuckovic. Il team di Maurer dell'Università di Chicago applicherà le sue innovazioni al rilevamento chimico e biomolecolare.

Ricerca

Ingegneria Meccanica Fisica Scienza Quantistica Ricerca

A. James Clark School of Engineering College di scienze informatiche, matematiche e naturali