في مختبر «هندسة الكم للضوء» بجامعة جنوب الأورال الحكومية، وفي إطار مشروع «تطوير تقنيات كمومية جديدة لتقدير المعلمات غير المعروفة»، يجري العمل لإنشاء جهاز استشعار لقياس الإزاحات الصغيرة والكميات الفيزيائية ذات الصلة.
يقود التطورات داخل المشروع رئيس مختبر الهندسة الكمومية للضوء في جامعة جنوب الأورال الحكومية والمدير العلمي لمركز تقنيات الكم بجامعة موسكو الحكومية التي تحمل اسم إم.في. لومونوسوف، دكتوراه في العلوم الفيزيائية والرياضيات، البروفيسور سيرجي بافلوفيتش كوليك.
الهدف الرئيسي للمشروع – هو إنشاء خط من أجهزة الاستشعار التي تسمح بقياس دقيق للغاية للإزاحات الصغيرة. ومن المتوقع أن ينتج المستشعر قياسات أكثر دقة مقارنة بالأدوات الكلاسيكية. ولا شك أن مثل هذه الأجهزة موجودة بالفعل في الخارج. يواجه العلماء الروس، وعلى وجه التحديد موظفو مختبر الهندسة الكمومية للضوء، في إطار سياسة استقلال الاستيراد، مهمة إنشاء نظير محلي عالي الحساسية.
يعتمد مبدأ تشغيل المستشعر لقياس الإزاحات الصغيرة على تأثير الفوتون المضاد للارتباط. هذا هو التأثير الكمي، والذي يتكون من حقيقة أنه إذا سقط فوتونان متطابقان (من حيث التردد والاستقطاب) في نفس الوقت من جوانب مختلفة على مقسم الحزمة، فإن كلا الفوتونين عند إخراجهما سينتهي بهما في إحدى قناتي الحزمة للقاسم الضوئي.
وقد قام المختبر بالفعل بتجميع نموذج طبقاً للمواصفات الفنية. هذه هى النواة المركزية لمستشعر الإزاحة، المبني على تأثير الفوتون المضاد للارتباط.
أظهر العمل أن خصائص الجهاز حساسة للغاية للتغيرات في درجة حرارة المكونات الرئيسية للمنتج: ليزر ديود، كريستال، مقسم الشعاع. حتى الآن، تم بالفعل اختبار نظام تثبيت درجة حرارة الجهاز. ويتولى فريق المختبر المهام التالية:
• تقليل حجم المستشعر.
• زيادة حساسيته.
• العثور على مكونات لتقليل تكلفة العمل وجعل المشروع أكثر جدوى من الناحية الاقتصادية.
في البداية، شغل الجهاز مساحة كبيرة (طوله حوالي 2 متر)، لأنه يستخدم ليزر الغاز. الآن يستخدم المستشعر ليزر أشباه الموصلات، مما جعل من الممكن تقليل حجم الجهاز بشكل كبير (اليوم هو حامل بأبعاد حوالي 30*30 سم).
حاليًا، يمر تطوير المشروع بمرحلة التخطيط التشغيلي المدمج. سيكون من الممكن الحديث عن استخدام المستشعر في مجموعة واسعة من الصناعات بعد الانتقال إلى مستوى آخر من الاستعداد التكنولوجي.
الأهمية الخاصة للبحث للمشروع هي إنشاء منتج مستقل عن الاستيراد. يسعى مؤلفو التطوير إلى إغلاق مكانة أدوات قياس الحساسية العالية للغاية، حيث لا توجد نظائرها المحلية حتى الآن، ولا يمكن شراء الأدوات الأجنبية بسبب قيود العقوبات.
كما يتم العمل في المشروع في إطار المشروع المشترك «التصنيع الفكري» لبرنامج «الأولوية - 2030» التابع للمشروع الوطني «العلوم والجامعات».