Физики из Королевского колледжа Лондона представили новый тип сенсора, способного удерживать в воздухе десятки стеклянных микрочастиц и отслеживать их движение с рекордной точностью. Работа опубликована в журнале Nature Communications (NatCom).
Традиционные левитирующие сенсоры работают с одной частицей, изолируя ее от внешних воздействий, чтобы фиксировать малейшие изменения ускорения или положения. Но их главный недостаток — необходимость выбирать: быстро отслеживать один объект или медленно следить за множеством.
Команда физиков смогла решить эту проблему впервые. Ученые заставили парить сразу около сотни микрочастиц и применили камеру нового поколения — нейроморфную, вдохновленную работой человеческого глаза. Вместо того чтобы записывать полное видео, камера фиксирует только изменения движения частиц, что резко снижает поток данных и повышает точность.
«Мы создали микроскопический сенсор невероятной чувствительности. А технология, основанная на том, как мозг воспринимает визуальную информацию, позволяет нам управлять движением частиц с высокой скоростью», — объяснил профессор Джеймс Миллен, директор Центра квантовых исследований.
По словам ученого, охлаждение таких частиц до чрезвычайно низких энергий позволит использовать квантовые эффекты — и сделать сенсор чувствительным к крайне слабым силам, включая сигналы от гравитационных волн или взаимодействия темной материи.
Система удерживает частицы в электромагнитных ловушках, а алгоритмы искусственного интеллекта отслеживают их положение индивидуально и как единого облака. На основе этих данных устройство формирует обратную связь и стабилизирует движение каждой частицы, уменьшая шумы.
Благодаря низкому энергопотреблению исследователи считают, что уже через 5–10 лет такие сенсоры можно будет размещать прямо на микрочипах. Это откроет путь к использованию технологии в массовой электронике, экологическом мониторинге, умных устройствах, а также в автономных навигационных системах, не зависящих от спутников.
Ранее в космосе обнаружили двойника Млечного Пути.