ENG: Physicists at the University of Colorado Boulder have created a groundbreaking device that can measure acceleration in three directions at once using a cloud of ultracold atoms. This is something scientists have long believed was not possible with current atom interferometry methods. The team, led by graduate student Kendall Mehling, used lasers to trap and manipulate rubidium atoms chilled to just above absolute zero. In this extreme state, the atoms form what is known as a Bose-Einstein Condensate, where they begin to behave like a single, unified quantum wave. By nudging the atoms with light, the researchers were able to track how they moved, providing precise measurements of acceleration.
The process is based on the principle of interferometry, which involves splitting something into two paths and then bringing it back together. When applied to atoms, this method allows researchers to measure tiny changes in motion by analyzing how the paths interfere when they recombine. Each atom exists in a strange quantum state where it can be in two places at once. As the paths come back together, the resulting pattern acts like a fingerprint of the motion the atoms experienced. These patterns are complex but can be decoded to reveal detailed information about movement in three dimensions.
Although the current device is not yet as sensitive as commercial accelerometers or GPS systems, it offers something unique. Atoms do not wear out or age the way mechanical sensors do. This gives the technology great potential for use in places where traditional navigation systems fail, such as deep underwater or far from Earth in space. The researchers believe that with further development, their compact and precise quantum sensor could help guide everything from submarines to spacecraft, opening new doors in navigation and motion tracking.
RO: Fizicienii de la Universitatea Colorado Boulder au creat un dispozitiv revoluționar care poate măsura accelerația în trei direcții simultan, folosind un nor de atomi ultrafriți. Oamenii de știință au crezut mult timp că acest lucru nu este posibil cu metodele actuale de interferometrie atomică. Echipa, condusă de studentul absolvent Kendall Mehling, a folosit lasere pentru a prinde și manipula atomi de rubidiu răciți la o temperatură puțin peste zero absolut. În această stare extremă, atomii formează ceea ce se numește condensat Bose-Einstein, unde încep să se comporte ca o singură undă cuantică unificată. Prin stimularea atomilor cu lumină, cercetătorii au putut urmări modul în care aceștia se mișcă, oferind măsurători precise ale accelerației.
Procesul se bazează pe principiul interferometriei, care presupune împărțirea a ceva în două căi și apoi reunirea lor. Aplicată la atomi, această metodă permite cercetătorilor să măsoare mici schimbări în mișcare prin analizarea modului în care căile interferează atunci când se recombină. Fiecare atom există într-o stare cuantică ciudată, în care poate fi în două locuri în același timp. Pe măsură ce traseele se recompun, modelul rezultat acționează ca o amprentă a mișcării pe care au experimentat-o atomii. Aceste modele sunt complexe, dar pot fi decodate pentru a dezvălui informații detaliate despre mișcarea în trei dimensiuni.
Deși dispozitivul actual nu este încă la fel de sensibil ca accelerometrele comerciale sau sistemele GPS, acesta oferă ceva unic. Atomii nu se uzează sau nu îmbătrânesc în același mod ca senzorii mecanici. Acest lucru conferă tehnologiei un mare potențial de utilizare în locuri în care sistemele tradiționale de navigație eșuează, cum ar fi la mare adâncime sub apă sau departe de Pământ în spațiu. Cercetătorii sunt de părere că, odată cu dezvoltarea ulterioară, senzorul lor cuantic compact și precis ar putea ajuta la ghidarea a orice, de la submarine la nave spațiale, deschizând noi porți în domeniul navigației și al urmăririi mișcărilor.
Source (Daniel Strain, University of Colorado at Boulder, “New quantum navigation device uses atoms to measure acceleration in 3D”, 11.06.2025)
