یک ترفند کوانتومی مبتنی بر اندازه‌گیری های تداخل‌سنجی امکان تشخیص فوق حساس حرکت پرتو لیزر را فراهم می‌کند.

اندازه‌گیری جابه‌جایی های بسیار کوچکِ یک پرتو لیزر در بسیاری از زمینه‌های علم و فناوری از قبیل میکروسکوپ نیروی اتمی اهمیت دارد. یک ترفند کوانتومی به نام تقویت مقدار ضعیف weak-value amplification (WVA) پیشتر به اندازه‌گیری های بسیار حساس از جابه‌جایی های پرتو در تداخل‌سنج ها منجر شده است. اکنون کارلوتا وِرسمولد Carlotta Versmold و همکارانش از دانشگاه لودویگ ماکسی میلیان مونیخ، چنین اندازه‌گیری هایی را به جابه‌جایی های پرتو در خارج از تداخل سنج تعمیم داده‌اند [1]. برای مثال، پرتوی لیزری که از یک پنجره دور بازتابیده می‌شود، می‌تواند ارتعاشات ناشی از مکالمات درون ساختمان را کدگذاری کند.

در نسخه WVA که برای جابه‌جایی های درونِ تداخل‌سنج قابل استفاده است، پرتوی نور تقسیم شده و در امتداد دو مسیر اندکی نامساوی که بعدا با هم ادغام شده و به دو درگاه خروجی منتهی می‌شود، هدایت خواهد شد - یک درگاه "روشن" که پرتوها تا حد زیادی یکدیگر را تقویت کرده و یک درگاه "تاریک" که در آن پرتوها غالبا یکدیگر را خنثی می‌کنند. هر جایه‌جایی کوچک از هریک از پرتوها، در مکان نقطه کم نور در درگاه تاریک تقویت می‌شود. اما جابه‌جایی ها در پرتوی وارد شونده به تداخل‌سنج به جابه‌جایی های انحرافی پرتوهای داخلی منجر می شود و در نتیجه سیگنال قابل اندازه‌گیری نخواهد بود.

برای تعمیم این روش به جابه‌جایی های پرتو ورودی، وِرسمولد و همکارانش یک منشور به اصطلاح کبوتری Dove prism)) به یکی از مسیرهای پرتو اضافه کردند. این نوع از منشور یک بازتاب اضافی تولید می‌کند که به طور موثری در دو مسیر به جابه‌جایی های مخالف و در نتیجه یک سیگنال تقویت شده در درگاه تاریک منجر می‌شود.

پژوهشگران شیب و جابه‌جایی پرتوی ورودی به تداخل‌سنج را به ترتیب با دقتهای دهم میکرو رادیان و دهم میکرومتر اندازه‌گیری کردند. به عنوان یک نمایش، آنها موسیقی را در ارتعاشات یک آینه کدگذاری کرده و سپس پرتو لیزر بازتابیده شده از آن آینه را به تداخل‌سنج خود فرستادند. کیفیت صدای این سیگنال نسبت به صوتی که بدون ورود به تداخل‌سنج، به نور و سپس دوباره به صدا تبدیل میشد، به طور قابل توجهی بهبود یافته بود (فیلم های داخل منبع خبر را ببییند).

1. C. Versmold et al., “Interferometric amplification and suppression of external beam shifts,” Phys. Rev. Lett. 135, 253802 (2025).

منبع:

How to Measure a Tiny Beam Shift

ترجمه خبر: بهناز ساربانها