Un laser compatto e a basso costo, sviluppato dai ricercatori dell’UC Santa Barbara, ha raggiunto prestazioni paragonabili ai sistemi da laboratorio. Questo innovativo laser, che sfrutta atomi di rubidio e un’integrazione avanzata a livello di chip, apre la strada a diverse applicazioni di alto livello, come il calcolo quantistico, la misurazione del tempo e il rilevamento ambientale, inclusa la mappatura gravitazionale basata su satelliti.
Nei contesti in cui sono richieste misurazioni atomiche estremamente precise e un controllo accurato, come negli orologi atomici a due fotoni, nei sensori interferometrici ad atomi freddi e nei laser per porte quantistiche, la purezza spettrale dei laser è fondamentale. Questo significa che emettono luce di un solo colore o frequenza, garantendo una stabilità e una precisione elevate.
Attualmente, per ottenere la luce ultra-stabile e a bassa rumorosità necessaria per queste applicazioni, si utilizzano sistemi laser da tavolo ingombranti e costosi progettati per operare entro un intervallo spettrale ristretto. Tuttavia, l’obiettivo ambizioso è quello di liberare queste applicazioni atomiche dai limiti dei laboratori e dei tavoli da lavoro, rendendole più accessibili e portatili.
Il laboratorio del professor Daniel Blumenthal presso l’UC Santa Barbara è all’avanguardia in questo ambito, con il suo team impegnato a replicare le prestazioni dei laser ad alta precisione in dispositivi più leggeri e compatti. Questi laser in miniatura apriranno la strada a soluzioni laser scalabili per sistemi quantistici reali, nonché a laser per sensori quantistici portatili, da campo e basati su spazio.
Secondo Andrei Isichenko, ricercatore laureato nel laboratorio di Blumenthal, l’impatto di questi laser più piccoli sarà significativo in settori tecnologici come il calcolo quantistico con atomi neutri e ioni intrappolati, così come nei sensori quantistici ad atomi freddi come orologi atomici e gravimetri.
In un recente articolo pubblicato sulla rivista Scientific Reports, Blumenthal, Isichenko e il loro team presentano un importante sviluppo in questa direzione: un laser a 780 nm a bassa larghezza di riga auto-iniettato su scala di chip. Questo dispositivo, delle dimensioni approssimative di una scatola di fiammiferi, promette di superare le prestazioni dei laser a 780 nm a larghezza di riga stretta attualmente disponibili, a un costo di produzione notevolmente inferiore e con minori requisiti di spazio per l’alloggiamento.
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