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Jun 26, 2023

NSF, Quantum 지원

언젠가는 새로운 종류의 센서를 통해 의사가 개별 세포 내부의 감염을 정확히 찾아낼 수 있고, 지질학자가 삽을 들지 않고도 지하 광물 매장지를 찾을 수 있게 될 것입니다. 이런 혁신을 가져오다

언젠가는 새로운 종류의 센서를 통해 의사가 개별 세포 내부의 감염을 정확히 찾아낼 수 있고, 지질학자가 삽을 들지 않고도 지하 광물 매장지를 찾을 수 있게 될 것입니다. 이러한 혁신을 결실로 가져오는 것이 미국 국립과학재단(National Science Foundation)의 2,900만 달러 투자를 지원하는 18개 연구팀의 목표입니다. 목표는 인간 규모에서 새로운 기회를 창출하기 위해 자연의 극미하고 때로는 반직관적인 양자 규모 특성을 활용하는 것입니다.

18개 팀은 NSF의 Quantum Sensing Challenges for Transformational Advances in Quantum Systems 프로그램을 위해 경쟁하고 자금을 지원받은 미국 전역 대학의 연구원들로 구성됩니다. 각 팀은 4년에 걸쳐 100만~200만 달러를 받아 얽힘(2개 이상의 개별 입자의 일부 특성이 보이지 않게 연결되는 경우)과 같은 양자 현상을 사용하여 다른 방법으로는 불가능할 일을 수행할 수 있는 센서를 만드는 연구를 수행하게 됩니다. . 연구팀은 초정밀 원자시계를 이용해 산의 높이와 밀도를 측정하는 것부터 양자 얽힌 빛 입자를 통해 살아있는 세포의 내부 기능을 밝히는 것까지 폭넓은 탐구 연구 활동을 수행할 예정이다.

NSF 이사인 Sethuraman Panchanathan은 "수십 년 동안 양자 규모의 과학적 탐구를 통해 우리 우주가 어떻게 작동하는지에 대한 놀라운 발견과 양자 기반 기술의 감미로운 가능성을 얻었습니다."라고 말했습니다. "우리는 이제 이러한 프로젝트와 기타 프로젝트를 통해 양자 연구의 다음 단계를 밟고 있습니다. 이 프로젝트는 기초 연구와 우리의 삶, 경제적 번영 및 국가 경쟁력에 긍정적인 영향을 미칠 수 있는 잠재적 응용 프로그램을 결합합니다."

새로운 프로젝트는 2018년의 "국가 양자 이니셔티브 법(National Quantum Initiative Act)", 특히 국가 과학 기술 위원회(National Science and Technology Council)의 2022년 양자 센서 실현 보고서에서 요구되는 과학 및 기술 발전을 실현하기 위한 NSF의 광범위한 전략의 일부입니다.

연구팀에는 역사적으로 다른 지역보다 연구에 대한 연방 자금 지원을 덜 받은 미국 지역에 자금을 지원하는 NSF의 EPSCoR( 확립된 경쟁 연구 자극 프로그램 )에 참여하는 주에 위치한 두 팀이 포함되어 있습니다. 연구 중심 대학 외에도 팀에는 신흥 연구 기관의 대학도 포함됩니다. 모든 팀은 연구 개발 작업과 함께 교육 및 지원 활동을 수행합니다. 이러한 활동에는 학생 및 교사와 함께하는 K-12 프로그램, 지역 커뮤니티 칼리지와의 파트너십, 학생들이 양자 관련 과학 및 공학 분야에서 경력을 쌓을 수 있도록 격려하는 기타 멘토십 프로그램이 포함됩니다.

시간 측정 및 관성 감지를 위한 작고 견고한 양자 원자 센서(University of Wisconsin-Madison)

연구팀은 광자 기술과 초저온 원자를 사용하여 우주와 같은 가혹한 환경이나 GPS를 사용할 수 없는 차량에서 사용할 수 있을 만큼 견고한 휴대용 가속도계와 원자 시계를 구축할 것입니다.

2차원 물질을 이용한 헬륨-4 양자 센서 개발(네바다 대학교, 리노)

팀은 초유체(점도가 0인 액체) 저장소 사이에 조셉슨 접합으로 알려진 약한 연결을 만들기 위해 원자 크기의 기공이 있는 막을 만들어 초유체의 양자 특성이 어떻게 압력, 중력, 회전과 가속.

망원경 및 계측학을 위한 분산 얽힌 양자 강화 간섭계 이미징(오레곤 대학교)

팀은 얽힌 광자를 사용하여 매우 긴 기준선 간섭계를 지원하여 천체 물체의 이미징 및 원격 감지를 개선하는 양자 강화 망원경의 핵심 구성 요소를 구축할 것입니다.

대기 및 에어로졸 화학의 분산 얽힘 양자 감지(캘리포니아 대학교, 로스앤젤레스)

연구팀은 암모니아, 질소 산화물, 유기 과산화수소와 같은 대기 성분의 원격 감지를 위해 "표준 양자 한계"를 뛰어넘기 위해 얽힌 빛의 상태와 새로운 양자 분광학 기술을 갖춘 분산 양자 감지를 사용할 것입니다.