Le Maryland aujourd'hui

L’équipe UMD est l’une des 18 technologies de mesure révolutionnaires à l’échelle nationale

Par Robert Herschbach 22 août 2023

Un rendu d'une plate-forme de détection quantique à l'échelle d'une puce proposée comprend une représentation de la génération et de la détection de lumière quantique.

Rendu par Chad Smith

La National Science Foundation (NSF) a annoncé aujourd'hui avoir accordé une subvention d'un million de dollars sur trois ans à une équipe multi-institutionnelle dirigée par l'UMD qui s'efforce de surmonter les obstacles à de nouveaux progrès dans les capteurs quantiques, qui offrent des capacités plus avancées que leurs capteurs traditionnels, ou homologues « classiques ».

L'équipe est l'une des 18 équipes de tout le pays qui ont concouru avec succès pour obtenir des subventions accordées par la NSF dans le cadre de son programme Quantum Sensing Challenges for Transformational Advances in Quantum Systems.

Près d'un siècle après que la mécanique quantique a permis le développement des transistors et des lasers, les chercheurs manipulent désormais des phénomènes tels que l'intrication quantique à des fins telles que l'informatique, la détection et la mesure, collectivement appelées la deuxième révolution quantique.

"La mécanique quantique implique des phénomènes tels que la superposition et "l'action effrayante à distance", dans lesquels une particule se trouvant à New York pourrait être corrélée à une particule située à Los Angeles, d'une manière que la physique classique ne peut expliquer", a déclaré l'ingénierie mécanique de l'UMD. le professeur adjoint Avik Dutt, qui dirige l'équipe et occupe des postes conjoints au Département de génie mécanique et à l'Institut des sciences physiques et technologiques. "La détection quantique vise à utiliser ces propriétés inhabituelles pour améliorer la sensibilité, la puissance de détection et la résolution."

Mais ces gains se font au prix d’une complexité considérablement accrue, ce qui rend difficile la mise en œuvre de capteurs quantiques à grande échelle. Les 18 équipes mèneront un large éventail d'activités de recherche exploratoire, depuis la mesure de la hauteur et de la densité des montagnes avec une horloge atomique ultraprécise jusqu'à la révélation des fonctions internes des cellules vivantes avec des particules de lumière intriquées quantiquement, a indiqué la NSF.

"Une nouvelle génération de capteurs pourrait un jour permettre aux médecins de localiser les infections à l'intérieur de cellules individuelles, ou aux géologues de trouver des gisements minéraux souterrains sans lever la pelle", a déclaré l'agence dans un nouveau communiqué.

Les recherches de Dutt sont soutenues par une subvention de démarrage du National Quantum Laboratory du Maryland, connu sous le nom de Q-Lab, un partenariat entre l'UMD et IonQ, basé à College Park, une startup leader de l'informatique quantique fondée en partie sur la recherche à l'UMD.

Dutt et ses collègues se concentreront sur les défis encore non résolus. Ses co-chercheurs sont Paul Lett, membre du Joint Quantum Institute et professeur adjoint de physique qui travaille au National Institute of Standards and Technology, Jelena Vuckovic de l'Université de Stanford et Peter Maurer de l'Université de Chicago.

L’équipe cherchera à surmonter les obstacles techniques, en partie grâce à une technique connue sous le nom de « compression de la lumière », qui consiste à comprimer le bruit, c’est-à-dire les fluctuations aléatoires, produit par un faisceau laser. Le résultat est un faisceau « silencieux » avec une redistribution du bruit spécifiquement adaptée qui peut être utilisée pour une détection et une détection de précision.

Dutt et ses étudiants concevront les dispositifs et systèmes requis au FabLab du Maryland NanoCenter, aux côtés des équipes de Lett et de Vuckovic. L'équipe de Maurer de l'Université de Chicago appliquera ses innovations à la détection chimique et biomoléculaire.

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