درهمتنيدگی کوانتومی می تواند GPS به سطح بعدی

درهمتنيدگی کوانتومی می تواند کمک به شناسایی فرکانس های رادیویی با حساسیت بیشتر و با دقت تر از همیشه, محققان گزارش.

GPS گوشی خود را به وای فای در خانه خود و ارتباطات در هواپیما همه طراحی شده توسط امواج با فرکانس رادیویی یا RF امواج که حمل اطلاعات از یک فرستنده در یک نقطه به یک سنسور در یکی دیگر از.

سنسور تفسیر این اطلاعات در راه های مختلف. برای مثال یک سنسور GPS با استفاده از زاویه ای که آن را دریافت رادیویی موج به تعیین خود و موقعیت نسبی. دقیق تر آن می تواند اندازه گیری زاویه دقت بیشتر به آن می توانید تعیین محل.

در یک مقاله در Physical Review Lettersمحققان نشان می دهد که چگونه ترکیبی از دو تکنیک—فرکانس رادیویی فوتونیک سنجش و کوانتومی اندازه—می تواند به شبکه های حسگر قبلا بی سابقه سطح از دقت است.

این تحقیق شامل انتقال اطلاعات از الکترون فوتون و سپس با استفاده از درهمتنيدگی کوانتومی برای افزایش فوتون ” سنجش قابلیت های.

“این کوانتومی سنجش پارادایم می تواند به ایجاد فرصت های بهبود سیستم های GPS, ستاره شناسی آزمایشگاه و پزشکی قابلیت تصویربرداری می گوید:” Zheshen ژانگ استادیار علوم و مهندسی مواد و نوری علوم به عنوان محقق اصلی کوانتومی اطلاعات و مواد در دانشگاه آریزونا. “این می تواند مورد استفاده قرار گیرد به منظور بهبود عملکرد هر برنامه ای که نیاز به یک شبکه از سنسور.”

از الکترون ها به نور

سنتی آنتن سنسور تبدیل اطلاعات از سیگنال های RF به یک جریان الکتریکی از حرکت الکترون ها. با این حال نوری, سنجش, که با استفاده از فوتون ها یا واحد نور به حمل اطلاعات بسیار کارآمد تر.

نه تنها می تواند فوتون نگه داشتن داده های بیشتر از الکترون دادن سیگنال پهنای باند بزرگتر اما فوتونیک بر اساس سنجش می تواند انتقال است که سیگنال بسیار دورتر از الکترونیک مبتنی بر سنجش و با دخالت کمتر. چرا که سیگنال های نوری را بسیاری از مزایای محققان با استفاده از الکترو-نوری مبدل برای تبدیل RF امواج نوری دامنه در یک روش به نام RF-فوتونیک سنجش.

“ما طراحی یک پل بین یک سیستم نوری و یک کمیت فیزیکی در یک کاملا متفاوت دامنه” ژانگ توضیح می دهد. “ما نشان داده است که با RF دامنه در این آزمایش, اما این ایده همچنین می تواند استفاده شود به حالات دیگر. برای مثال اگر شما می خواهید برای اندازه گیری دما با استفاده از فوتون ها شما می توانید با استفاده از ترمو نوری مبدل برای تبدیل درجه حرارت به نوری اموال.”

شکستن درهمتنيدگی کوانتومی

پس از تبدیل اطلاعات به نوری دامنه محققان اعمال یک تکنیک به نام کوانتومی اندازه.

معمولا یک سنسور دقت محدود شده است توسط چیزی به نام استاندارد کوانتومی محدود می کند. برای مثال گوشی های هوشمند سیستم های GPS معمولا دقیق در 16 فوت شعاع. کوانتومی با استفاده از اندازه گرفتار ذرات به شکستن گذشته استاندارد کوانتومی محدود و ultrasensitive اندازه گیری.

چگونه کار می کند ؟ گرفتار ذرات به هم گره خورده است بنابراین هر چیزی که اتفاق می افتد به یک ذره تحت تاثیر ذرات آن گرفتار با عنوان به خوبی به عنوان طولانی به عنوان مناسب اندازه گیری گرفته شده است.

تصویر یک سرپرست و یک کارمند کار با هم در یک پروژه. به دلیل آن طول می کشد زمان برای کارکنان برای به اشتراک گذاشتن اطلاعات با سرپرست خود را از طریق روش های مانند ایمیل ها و جلسات راندمان همکاری خود را محدود است. اما اگر این دو می تواند اشفته مغز خود را با هم کارمند و استاد راهنما به طور خودکار به همان اطلاعات—صرفه جویی در زمان و اجازه می دهد آنها را به طور مشترک به مقابله با یک مشکل شایع موثر تر است.

کوانتومی اندازه استفاده شده است به منظور بهبود سنسور دقت در مکان هایی مانند لیزر تداخل گرانشی-موج رصدخانه یا LIGO است که باز کردن یک پنجره جدید برای ستاره شناسان. تقریبا همه قبل کوانتومی اندازه تظاهرات از جمله LIGO تنها شامل یک سنسور.

شبکه های سنسور

اما RF امواج معمولا دریافت شده توسط یک شبکه از سنسور که هر کدام پردازش اطلاعات را به صورت جداگانه—بیشتر شبیه یک گروه مستقل کارکنان با سرپرستان خود را. Quntao چوانگ استادیار مهندسی برق و کامپیوتر قبلا نشان داده یک چارچوب نظری برای افزایش عملکرد توسط teaming تا گرفتار سنسور.

این آزمایش جدید نشان می دهد برای اولین بار است که محققان می توانند اشفته یک شبکه از سه سنسور با یک دیگر معنی همه آنها از دریافت اطلاعات از پروب و ارتباط آن با یک دیگر به طور همزمان. آن را بیشتر شبیه به صورتی گروهی از کارکنان می تواند به اشتراک گذاری اطلاعات بلافاصله با کارفرمایان و کارفرمایان می تواند فورا به اشتراک گذاری این اطلاعات با یکدیگر ساخت گردش کار خود را فوق العاده کارآمد است.

“به طور معمول در یک سیستم پیچیده—برای مثال ارتباطات بی سیم شبکه و یا حتی تلفن های همراه وجود دارد و نه فقط یک حسگر اما مجموعه ای از سنسورها که با هم کار کنند برای انجام یک کار” ژانگ می گوید.

“ما توسعه فن آوری برای اشفته این سنسور به جای داشتن آنها را در عمل به صورت جداگانه. آنها می توانند با استفاده از خود را از گرفتاری به ‘بحث’ به هر یک از دیگر در طول سنجش دوره است که می تواند به طور قابل توجهی بهبود سنجش عملکرد است.”

در حالی که این آزمایش تنها با استفاده از سه سنسور آن باز می شود درب به امکان استفاده از این روش برای شبکه های صدها سنسور

“تصور کنید که به عنوان مثال یک شبکه برای بیولوژیکی سنجش: شما می توانید اشفته این حسگرهای به طوری که آنها با هم کار کنند برای شناسایی گونه های زیستی مولکول یا به تشخیص عصبی فعالیت های بیشتری از یک کلاسیک سنسور آرایه” ژانگ می گوید. “واقعا این روش می توان به هر برنامه ای که نیاز به یک آرایه یا شبکه ای از سنسور.”

در تئوری کار منتشر شده در نقد و بررسی فیزیکی X در 2019, چوانگ ارائه شده چگونه تکنیک یادگیری ماشین می توانید سنسور در یک مقیاس بزرگ گرفتار شبکه حسگر مانند این یکی را فوق العاده دقیق اندازه گیری.

“گرفتاری اجازه می دهد تا سنسور برای دقت بیشتر استخراج ویژگی از پارامترهای بودن احساس اجازه می دهد برای عملکرد بهتر در یادگیری ماشین وظایف مانند سنسور داده ها طبقه بندی و تحلیل مولفه اصلی,” چوانگ می گوید. “کار قبلی ما فراهم می کند یک نظری طراحی گرفتاری-افزایش یادگیری ماشین است که سیستم بهتر از سیستم های کلاسیک.”

اضافی نویسندگان از دانشگاه آریزونا و جنرال دینامیک سیستم وظیفه.

منبع: دانشگاه آریزونا

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.net

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>