Quantensensoren übertreffen überhype Computer mit bahnbrechenden Messungen

Ob Sie also Temperatur oder Druck, Licht oder Magnetfelder betrachten – ein Sensor kann Ihnen eine Messung ihrer Anwesenheit in einem begrenzten Bereich liefern.

Ein Quantensensor funktioniert ebenfalls auf ähnliche Weise, verwendet jedoch statt eines konstruierten Bauteils entweder ein Atom, den Spin eines Elektrons oder einen supraleitenden Qubit, um eine physikalische Größe zu messen. Die meisten Quantensensoren einem dreistufigen Zyklus.

Zunchst wird ein bekannter Quantenzustand erzeugt, der dann durch eine physikalische Parameternderung beeinflusst wird, woraufhin im dritten Schritt die nderung gemessen wird.

Einordnung fuer Autofahrer

Je nachdem, ob der Sensor ein Atom, ein Elektron oder ein Qubit verwendet, kann der ursprngliche Quantenzustand ein bekanntes Energieniveau, ein Elektronenspin oder ein elektrischer Ringstrom sein.

Im Gegensatz zu herkmmlichen physikalischen Sensoren, deren Messwerte durch Temperatur oder lange Nutzungsdauer ungenauer werden, sind Quantenmessungen aufgrund der Konsistenz des verwendeten Materials deutlich homogener und empfindlich gegenber selbst den kleinsten nderungen des berwachten Parameters.

Wo Quantensensoren eingesetzt werden, ermglicht die moderne Medizin die Bildgebung des Gehirns mithilfe, die durch Gehirnaktivitt erzeugt werden. Typischerweise nutzt diese Bildgebung Sensoren, die Magnetfelder im Femtotesla- oder Pikotesla-Bereich erfassen knnen  schwcher als selbst Khlschrankmagnete.

Dies wird erreicht, indem die Sensoren

Dies wird erreicht, indem die Sensoren vor anderen Magnetfeldern abgeschirmt werden. Ein neu entwickeltes atomares Magnetometer des National Institute of Standards and Technology (NIST) funktioniert nicht nur bei Raumtemperatur, sondern kann auch Magnetfelder des Herzens messen.

In einem Experiment nutzten Forscher des NIST ihr atomares Gerät sogar zur Messung fetaler Herzaktivität. Die Welt, wie wir sie heute kennen, ist stark für die Navigation abhängig. Vom internationalen Reisen bis zur lokalen Lebensmittelzustellung wird GPS überall eingesetzt.

Die ausfallender oder blockierter GPS-Signale nehmen täglich zu, und Wissenschaftler wollen Beschleunigungsmesser und Gyroskope als Backup einsetzen. Obwohl diese Sensoren bereits in unseren Smartphones vorhanden sind, sind sie fehleranfällig und akkumulieren im Laufe der Zeit Fehler.

Die Lösung für dieses Problem ist

Die Lösung für dieses Problem ist ein Atominterferometer, bei dem eine Wolke laserabgekühlter Atome dazu beiträgt, diese Fehler zu reduzieren. Während die Technologie noch in der Entwicklung ist, haben das Vereinigte Königreich und Europa sie in ihre Resilienzpläne aufgenommen, falls GPS unbrauchbar wird.

Obwohl der Einsatz, sind Quantenzustände empfindlich und lassen sich leicht beeinflussen. Beispielsweise kann Quantenrauschen die Leistung des LIGO-Instruments bei der Detektion ächtigen. Daher nutzen Wissenschaftler frequenzabhängiges Squeezing, um das Quantenrauschen zu reduzieren.

Bei anderen Sensoren werden Vakuumkammern, Abschirmungen und weitere Laser eingesetzt, um Quantensensoren stabil zu halten. Die Forschung läuft darauf hinaus, Quantensensoren kleiner, kostengünstiger und robust genug zu machen, sodass sie in alltäglichen Umgebungen eingesetzt werden können, ohne dass spezielle Schutzmaßnahmen erforderlich sind.