Přesnost pod milimetr: Kvantem inspirovaný laser měří vzdálenosti i za jasného slunce

Vědci z University of Bristol představili novou techniku laserového měření vzdáleností, která je inspirována kvantovou fyzikou.

Vědci z University of Bristol představili novou techniku laserového měření vzdáleností, která je inspirována kvantovou fyzikou. Systém dokáže měřit vzdálenosti s přesností pod desetinu milimetru i za silného slunečního svitu a proměnlivých povětrnostních podmínek.

Tato inovace řeší jeden z největších problémů optického snímání na dlouhé vzdálenosti – rušivý šum způsobený slunečním světlem a atmosférickými vlivy. Díky potlačení tohoto šumu při zachování silného signálu se otevírají dveře pro širokou škálu aplikací. Patří sem například zlepšení senzorů pro autonomní vozidla, vysoce přesné geodetické práce a monitorování infrastruktury, navigační a polohovací systémy, a dokonce i měření na dlouhé vzdálenosti pro průzkum vesmíru.

Tým se inspiroval kvantovým jevem známým jako „energeticko-časové provázání“. Místo generování kvantového světla však vědci znovu vytvořili jeho klíčové vlastnosti odolné proti šumu pomocí klasického laserového systému. Systém tvaruje a rychle přepíná barvu laserových pulzů pomocí optických vláken a elektronických modulátorů. Tím vytváří signály s upravenými korelacemi, které se při potlačování šumu z pozadí chovají podobně jako kvantové signály, avšak jsou milionykrát jasnější než typické kvantové zdroje světla.

Systém byl úspěšně otestován na kampusu univerzity, kde změřil vzdálenost mezi budovami Queens Building a Wills Memorial Building (asi 155 metrů) s přesností lepší než 0,1 milimetru. Měření probíhala za měnícího se slunečního svitu a počasí, trvala jen desetinu sekundy a využívala laserový výkon výrazně nižší než běžné laserové ukazovátko. Další testy potvrdily funkčnost i na vzdálenosti přesahující 400 metrů k Cabot Tower, což dokazuje spolehlivost systému mimo kontrolované laboratorní prostředí.

Dr. Weije Nie a profesor John Rarity zdůraznili, že jejich práce ukazuje, že silné snížení šumu nevyžaduje nutně pravé kvantové provázání. Pečlivě navržené klasické korelace mohou přinést mnoho stejných praktických výhod a zároveň zůstat škálovatelné a robustní. Další kroky výzkumu zahrnují zvýšení dosahu systému a miniaturizaci optického vláknového systému pomocí integrovaných fotonických zařízení pro snadnější nasazení.