Opis projektu
Oddziaływania między atomami a światłem mogą doprowadzić do opracowania innowacyjnych czujników atomowych
Bardzo czułe i dokładne czujniki atomowe mają coraz większe znaczenie w pomiarach przeprowadzanych w różnych dziedzinach – od biomedycyny po eksplorację kosmosu – ale koszt ich stosowania jest wysoki. Czujnik atomowy działa na zasadzie wyizolowania i „stabilizowania” atomów w dobrze określonym stanie, zmiany tego stanu za pomocą określonego pola i pomiaru zmienionego stanu atomu, co pozwala określić wpływ badanego pola. Wiele z tych czujników działa w oparciu o oddziaływanie światła z materią. Wtedy do chłodzenia, stabilizacji i wzbudzania atomów wykorzystuje się fale elektromagnetyczne generowane przez laser. Finansowany przez UE projekt CRYST^3 ma doprowadzić do powstania metody umożliwiającej szczelne uwięzienie atomów w mikrostrukturze światłowodu (krysztale fotonicznym), co pozwoli zmniejszyć rozmiar czujnika, koszt jego stosowania i ograniczyć jego podatność na uszkodzenia, a jednocześnie umożliwić badanie z jego pomocą nowych zjawisk.
Cel
All automated systems require sensing of the surrounding environment. The rising relevance of artificial intelligence in society demands sensors that are accurate, light-weighted, cheap and robust. Among the best laboratory sensors - in a broad sense including clocks, accelerometers, gyroscopes…- , those based on individual atoms stand out for their phenomenal stability and accuracy, but most are bulky and fragile, nearly all are expensive.
CRYST3 envisions a future technology where the core element, the sensor head containing the atoms, is greatly reduced in size and cost, and made more robust and more suitable for industrialization. The project will deliver the seminal contribution of a novel material where individual alkali atoms at microkelvin temperatures are encapsulated in the hollow core of a photonic crystal optical fiber, fully functionalized, hermetically sealed and integrated with light sources.
In this novel material, we expect novel physical phenomena: atoms acquire long-range interactions that are mediated by the light field and tailored through the design of the fiber; spontaneous spatial order of the atoms, akin to crystallization, emerge; light is scattered by the atoms in a collective manner that results in superradiant emission.
CRYST3 will generate the first prototype of the novel material, fully operational and customized, from numerical design, manufacturing, post-processing and testing, to industrialization assessment by a leading photonic company. The technological advancements will be intertwined with theoretical analysis and experimental demonstrations of novel loading, trapping and cooling techniques to create a large sample of ultracold atoms in a hollow-core fiber, which will serve as the platform for the scientific breakthroughs of: (1) cooling the atoms inside the fiber, (2) observing their emergent self-ordering and (3) detecting the superradiant properties of the emitted light.
Dziedzina nauki
- natural sciencescomputer and information sciencesartificial intelligence
- engineering and technologymaterials engineeringfibers
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringsensors
- natural sciencesphysical sciencesopticsfibre optics
Słowa kluczowe
Program(-y)
Zaproszenie do składania wniosków
Zobacz inne projekty w ramach tego zaproszeniaSzczegółowe działanie
H2020-FETOPEN-2018-2019-2020-01
System finansowania
RIA - Research and Innovation actionKoordynator
40126 Bologna
Włochy