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Jun 26, 2023

NSFがクォンタムを支持

新しい種類のセンサーにより、医師が個々の細胞内の感染を正確に特定できるようになったり、地質学者がシャベルを持ち上げることなく地下の鉱床を見つけたりできるようになる日が来るかもしれません。 このようなイノベーションをもたらす

新しい種類のセンサーにより、医師が個々の細胞内の感染を正確に特定できるようになったり、地質学者がシャベルを持ち上げることなく地下の鉱床を見つけたりできるようになる日が来るかもしれません。 このようなイノベーションを実現することが、米国国立科学財団からの 2,900 万ドルの投資の支援を受けた 18 の研究チームの目標です。 その目的は、自然の微小で、時には直観に反する量子スケールの特性を利用して、人間スケールで新たな機会を生み出すことです。

18 チームは、NSF の量子システムの変革的進歩のための量子センシング チャレンジ プログラムに参加して資金を獲得した米国中の大学の研究者で構成されています。 各チームは4年間で100万～200万ドルを受け取り、量子もつれ（2つ以上の別々の粒子のいくつかの特性が目に見えない形で結びつくこと）などの量子現象を利用して、他の方法では不可能なことを実行できるセンサーを作成する研究を実施する。 。 チームは共同して、超高精度の原子時計による山の高さと密度の測定から、量子もつれした光の粒子による生きた細胞の内部機能の解明に至るまで、幅広い探索的研究活動を実施する予定である。

「何十年にもわたって、量子スケールでの科学的探査は、私たちの宇宙がどのように機能するかについての驚くべき発見と、量子対応技術の魅力的な可能性をもたらしました」とNSFディレクターのセトゥラマン・パンチャナサンは述べています。 「私たちは現在、これらのプロジェクトやその他のプロジェクトを通じて、基礎研究と私たちの生活、経済的繁栄、国家としての競争力にプラスの影響を与える可能性のある応用を組み合わせた、量子研究の次の一歩を踏み出しています。」

これらの新しいプロジェクトは、2018年の「国家量子イニシアチブ法」、特に国家科学技術評議会による2022年の「量子センサーの実現」報告書で求められた科学技術の進歩を実現するためのNSFの広範な戦略の一部である。

この研究チームには、歴史的に他国に比べて研究に対する連邦政府の資金提供が少ない米国の地域に資金を提供するNSFの競争研究促進確立プログラム（EPSCoR）に参加している州に拠点を置く2チームが含まれている。 研究集中型の大学に加えて、チームには新興研究機関のチームも含まれています。 すべてのチームは、研究開発業務と並行して、教育および普及活動を実施します。 これらの活動には、学生と教師による幼稚園から高校までのプログラム、地元のコミュニティカレッジとのパートナーシップ、および量子関連の科学と工学でのキャリアを追求するよう学生を鼓舞することを目的としたその他のメンターシッププログラムが含まれます。

計時と慣性センシング用のコンパクトで堅牢な量子原子センサー (ウィスコンシン大学マディソン校)

チームはフォトニック技術と超低温原子を利用して、宇宙などの過酷な環境やGPSが利用できない車両内で使用できるほど頑丈なポータブル加速度計と原子時計を構築する予定だ。

2D材料を使用したヘリウム4による量子センサーの開発（ネバダ大学リノ校）

研究チームは、原子スケールの細孔を備えた膜を作成して、超流動体（粘度ゼロの液体）の貯留層間にジョセフソン接合として知られる弱い結合を形成し、超流動性の量子特性がどのように圧力、重力、圧力などの新しい超精密測定を可能にするかを探求します。回転と加速。

望遠鏡と計測のための分散量子もつれ量子強化干渉イメージング (オレゴン大学)

同チームは、もつれた光子を使用して非常に長いベースライン干渉法をサポートし、天体の画像化とリモートセンシングを改善する量子強化望遠鏡の主要コンポーネントを構築する予定だ。

大気およびエアロゾル化学の分散もつれ量子センシング (カリフォルニア大学ロサンゼルス校)

研究チームは、光のもつれ状態を利用した分散量子センシングと新しい量子分光技術を利用して、アンモニア、窒素酸化物、有機ヒドロペルオキシドなどの大気成分のリモートセンシングの「標準量子限界」を超える予定である。