Ljus och atomer ska samarbeta i framtidens sensorer

Wallenberg Academy Fellow Nils Engelsen ska konstruera en nanostor plattform som är hundra gånger tunnare än ett hårstrå, där atomer och ljus kan interagera med varandra på kvantnivå. De kvantfenomen som uppstår kan bland annat användas för att skapa en ultrastabil laser, högprecisa atomur, kvantdatorer och ultrakänsliga sensorer.

Dr Nils Johan Engelsen arbetar vid Chalmers tekniska högskola. Där finns teknologi som gör det möjligt att rista in nanostora strukturer i kiselnitrid eller andra material. Dessa strukturer kan användas för att styra ljusvågor. Nils Engelsens mål är att få ljusvågorna att löpa längs med en rad av enskilda atomer, så att ljus och atomer kan interagera.

Med hjälp av laser ska han kyla ner atomer av strontium till temperaturer som ligger nära den absoluta nollpunkten och sedan placera dem i ljuset. När ljus och atomer interagerar, kommer det att uppstå så kallade kvantsammanflätningar, där atomerna är starkt kopplade till varandra.

Dessa kvantsammanflätningar kan användas för att utforma ultrakänsliga sensorer som kan detektera minimala förändringar i universum, till exempel gravitationsvågor eller spår av mörk materia. Det går även att skapa kvantsammanflätade ljusvågor, som kan öka precisionen i mikroskop och kvantdatorer. Utöver detta hoppas Nils Engelsen kunna utveckla en ultrastabil laser, som kan användas för mer exakta atomur och snabbare optisk kommunikation.

Foto: Patrik Lundin