Учёные из Королевского колледжа Лондона представили первый в мире сенсор, способный одновременно удерживать в левитации около сотни стеклянных микрочастиц и отслеживать их движение с рекордной точностью. Работа опубликована в Nature Communications.

От одной частицы — к целому облаку

Традиционные левитирующие датчики работают с одной микрочастицей, изолированной в вакууме от внешних вибраций и теплового шума. Это позволяет фиксировать ничтожные изменения ускорения, но сильно ограничивает скорость и масштаб измерений. Лондонская команда впервые решила проблему: теперь в электромагнитных ловушках парит сразу десятки и сотни частиц, а их положение контролируется индивидуально и коллективно.

Ключевой прорыв — использование нейроморфной камеры, которая имитирует работу человеческого глаза. Вместо съёмки полного кадра она регистрирует только изменения, резко снижая объём данных и повышая частоту обновления.

«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.

От тёмной материи до навигации без GPS

При охлаждении частиц до квантового режима сенсор сможет регистрировать экстремально слабые силы — от гравитационных волн до гипотетических взаимодействий с частицами тёмной материи. Алгоритмы ИИ в реальном времени анализируют поведение каждой частицы и всего облака, подавляя шумы и стабилизируя систему.

Благодаря сверхнизкому энергопотреблению учёные прогнозируют, что через 5–10 лет такие мультидатчики можно будет интегрировать прямо в микрочипы. Это откроет применение в:

  • автономной навигации (без спутников);
  • экологическом мониторинге;
  • умных устройствах;
  • фундаментальной физике.

Вкратце

Физики из Лондона впервые заставили левитировать и одновременно отслеживать около сотни микрочастиц с помощью нейроморфной камеры и ИИ. Новый сенсор уже сейчас сверхчувствителен, а при квантовом охлаждении сможет ловить сигналы тёмной материи и гравитационных волн. Через 5–10 лет технология переедет на чипы и найдёт применение от навигации без GPS до массовой электроники.