Истражувачи предложија нов квантен пристап за мерење на нискофреквентни електрични полиња, користејќи синџир од Рајдбергови атоми наместо класични гасни системи. Целта е да се надминат ограничувањата на постојните методи, кои често бараат гломазна опрема и даваат помала просторна и спектрална прецизност.
Рајдберговите атоми се особено чувствителни на електрични полиња поради нивниот изразен електричен диполен момент. Тоа ги прави привлечни за квантна метрологија, бидејќи нивното однесување може прецизно да се поврзе со познати атомски својства и така да се добијат поточни сензорски мерења.
Вообичаените техники за детекција на нискофреквентни или еднонасочни електрични полиња со Рајдбергови атоми најчесто се потпираат на спектроскопија во пареа. Но таквиот пристап има слабости: движењето на атомите, судирите меѓу нив и усреднувањето на сигналот во голем атомски ансамбл може да ја заматат сликата. Тоа го отежнува прецизното определување и на јачината и на насоката на полето, особено на многу мали просторни размери.
Новата метода, развиена од тим на Технолошкиот универзитет Нанјанг во Сингапур, се фокусира на колективното однесување на атомите распоредени во синџир. Кога врз системот делува електрично поле, се менува ориентацијата на квантната оска на секој атом. Поради тоа се менуваат и диполните интеракции меѓу атомите, а токму тие промени носат информации за јачината и за насоката на надворешното поле.
За да ги извлечат тие информации, научниците предлагаат три комплементарни начини на мерење во ист систем. Првиот следи колку брзо се пренесува возбуда низ атомскиот синџир. Вториот го анализира Рамзи-спектарот, кој открива детали за енергетската структура на системот. Третиот го испитува преносниот спектар во фреквентен домен со помош на Гринови функции. Комбинацијата од овие три гледишта овозможува попрецизна реконструкција на електричното поле низ време, енергија и фреквенција.
Според авторите, ваквиот пристап отвора пат кон компактни и програмбилни квантни сензори што би можеле да мерат нискофреквентни електрични полиња со висока точност, микрометарска просторна резолуција и можност за определување на насоката. Тоа би можело да биде важно и за фундаментални истражувања и за идни технолошки примени каде се бараат мали, но исклучително чувствителни мерни системи.
Трудот со наслов „Low-frequency vector electrometry with a Rydberg dipolar chain“ е објавен во списанието Frontiers of Optoelectronics.
