Forskere bryder igennem med særlig sensor
Forskere fra Københavns Universitet har opfundet en såkaldt kvantetromme, der kan måle tryk, varme, gasudslip, magnetisme og et væld af andre ting med ekstrem præcision.
Der er tale om en sensor, som i fremtiden vil kunne gøre stor forskel verden over, lyder det i en pressemeddelelse fra Københavns Universitet.
Hjertet i apparatet kunne kaldes en "kvantetromme". Det er en tynd membran, der vibrerer som et trommeskind, men med så lille en amplitude, at kvantefysikkens love er nødvendige for at beskrive, hvad der sker. Med andre ord vibrerer den utrolig hurtigt. Det betyder, at trommen kan bruges som et ultra præcist måleapparat - en kvantesupersensor.
- Sensoren er så fintfølende, at vi i princippet kan måle at en enkelt mand hopper fra det ene ben til det andet i Paris. Vi ville være i stand til at opfange det her fra kælderen i København, tusinde kilometer væk. Det kræver godt nok, at han hopper med 1,4 millioner vibrationer i sekundet, så eksemplet er bedst som tankeeksperiment, siger professor Albert Schliesser fra Niels Bohr Institutet, som står i spidsen for holdet bag kvantesensoren.
Trods det tænkte eksempel er sensoren virkelig, og de mulige anvendelser mange. Ved at aflæse ændringer i de vibrationer, som kvantetrommen bevæger sig med, kan forskerne måle mange forskellige påvirkninger med ekstrem præcision.
- En ændring i lufttryk, temperatur eller tilstedeværelsen af en gasart for eksempel, de vil påvirke den måde trommen vibrerer, og med en laser kan vi aflæse det helt nøjagtigt. Men det er jo kun begyndelsen, siger professor Albert Schliesser.
- Ved at sætte et lille stykke metal eller en lille magnet på membranen, kan vi også detektere elektriske og magnetiske felter med ekstrem præcision, siger han.
Nu uden for laboratoriet
At anvende sensorens membran uden for et laboratoriet har dog været så godt som umuligt, da det at nå kvanteregimet – og den ekstreme nøjagtighed – har krævet afkøling med flydende helium omkring -250 grader celcius.
- Ellers ville rystelser fra det varme miljø overdøve målingerne med støj, da stuetemperatur altid indebærer en masse tilfældig bevægelse, siger Albert Scliesser.
Men heliumkøling er besværligt, omfangsrigt og meget dyrt og er en show-stopper for mange af de anvendelser, som sensoren kunne have, især når det drejer sig om udbredelse i almindelige forbrugeres gadgets.
Men det problem er nu fortid, for i deres seneste undersøgelse har forskerne bevist, at de kan kombinere en slags støddæmper af egen opfindelse med en speciel laser-afkølingsteknik, og på den måde opnå den ekstreme præcision selv ved stuetemperatur og altså uden heliumkøling.
Det betyder, at sensoren nu kan gøres lille nok til at komme i en chip.
- Det kan være et meget lille setup. Sensoren kunne for eksempel sidde inde i udluftningen af et fabriksanlæg, der laver mikrochips og holde øje med temperatur og gaslækager, siger forskeren, der uddyber, at det på sigt kan gøre det muligt at gøre sensoren til en del forbrugerenheder som eksempelvis smartphones i fremtiden.
