物理学家在远程监控量子设备和实验方面取得进展

技术研究 量科网 2022-02-14 09:50

在苏塞克斯大学工作的物理学家为量子设备和实验开发了监测和控制系统的蓝图之后,他们又已经在太空等具有挑战性的环境中运行量子技术的方面向前迈出了重要一步。在《量子科学与技术》期刊上发表的一篇同行评审论文中,他们介绍了该大学的量子系统和设备小组如何建立远程访问以监测和控制其超冷量子实验室中的环境因素。

物理学家在远程监控量子设备和实验方面取得进展

该研究对操作量子设备和在太空、地下或天气条件不稳定的环境中进行实验等方面具有更广泛的意义。这可能会涉及在太空中使用量子传感器来加深我们对物理基本定律的理解,如可以在船上进行无GPS导航,能检查电动汽车中电池的健康状况,或者在医院中进行脑成像。

由于量子装置的高灵敏度,稳定的环境是必不可少的。苏塞克斯大学的该团队开发了一种方法,通过使用远程监控技术来访问有关温度、压力、激光束和磁场等因素的信息,从而实现了从远处监视他们的实验。团队中的每个人都可以在仪表板上看到这些信息,因此可以在出现问题或在破坏实验之前对其进行处理。

随着量子技术复杂性的增加,出现故障和严重延误的可能性也在增加。环境干扰通常只有在出现问题时才会注意到,然后才能进行追溯处理。但是,由于监控系统允许不间断地收集环境数据,因此可以实时解决问题。该系统建立在该大学量子系统和设备小组之前的工作基础之上,之前已经允许他们在家中远程工作时在大学实验室中创建玻色-爱因斯坦凝聚体。

该小组的首席研究员Peter Krüger教授解释了这一最新进展:“我们小组在这里取得的成是朝着自动化技术迈出了一步,减少了调试设备的时间,同时也减少了现场的需求。此外,这一进步具有深远的意义,它可以为利用人工智能/人类协作的新智能技术铺平道路。”
 
他接着说道:“可以编写一种算法来从人类输入、传感器和人工智能的混合中获取信息。随着量子技术变得越来越复杂,例如使用更复杂的传感器和量子计算机,这些类型的监控系统将变得至关重要。它有无数的应用未来,你会发现这些系统可以在航天器、冰川内部或离家更近的电动汽车或医院等地方监测量子设备。”

物理学家在远程监控量子设备和实验方面取得进展
该论文的作者Thomas Barrett博士在苏塞克斯大学的量子系统和设备实验室工作。

该小组的研究员兼论文主要作者Thomas Barrett博士说:“该系统利用了一些已经在金融、农业和制造业等许多领域使用的技术,并将其独特地应用于量子设备。有了这个系统,我可以在家做饭,然后直接从我的实验室实验中收到一条紧急短信,说真空室中的压力存在问题。在某些情况下,可以快速远程修复解决问题,让我自由地继续我的夜晚。“

“这可以大大加快我们取得成果的步伐,避免不必要的维护访问实验室,以及花时间找出问题所在。虽然我们能够利用这个系统实现在家工作并控制我们实验,但更重要的是,这项技术提供了一个蓝图,它能用于监测环境,并可在无法进入、非恒定和不可预测的环境(如太空、地下或海平面以下)中开展研究和技术操作。这就是它真正令人兴奋的地方,并且可能会产生深远的影响。“

该小组的讲师Fedja Oručević博士看到了这一发展的额外好处:“在过去的两年里,我花了很多时间在远程教授学生,这一发展非常令人兴奋。在封锁期间,基于实验室的课程受到了严重的影响,学生无法获得实验物理方面的经验。使用远程访问系统进行教学的好处是可能会重振这些课程,并为在线远程学习的实验室教学课程打开了大门。”(编译:Qtech)