Un giroscopi quàntic és un dispositiu molt sensible per mesurar la rotació angular basat en principis de la mecànica quàntica. El primer d'aquests va ser construït per Richard Packard i els seus col·legues de la Universitat de Califòrnia, Berkeley. L'extrema sensibilitat significa que, teòricament, una versió més gran podria detectar efectes com ara canvis minúsculs en la velocitat de rotació de la Terra.
Principi El 1962, l'estudiant de doctorat de la Universitat de Cambridge Brian Josephson va plantejar la hipòtesi que un corrent elèctric podia viatjar entre dos materials superconductors fins i tot quan estiguessin separats per una fina capa aïllant. El terme efecte Josephson ha arribat a referir-se genèricament als diferents comportaments que es produeixen en dos sistemes quàntics macroscòpics feblement connectats, és a dir, sistemes compostos per molècules que posseeixen propietats ondulatòries idèntiques. Entre altres coses, l'efecte Josephson significa que quan dos superfluids (fluids de fricció zero) es connecten mitjançant un enllaç feble i s'aplica pressió al superfluid a un costat d'un enllaç feble, el fluid oscil·larà d'un costat de l'enllaç feble a l'altre.
Aquest fenomen, conegut com a xiulet quàntic, es produeix quan s'aplica pressió per empènyer un superfluid a través d'un forat molt petit, una mica com es produeix el so bufant aire a través d'un xiulet ordinari. Un tub en forma d'anell ple de superfluid, bloquejat per una barrera que conté un forat minúscul, es podria utilitzar en principi per detectar diferències de pressió causades per canvis en el moviment de rotació de l'anell, funcionant en efecte com un giroscopi sensible. El xiulet superfluid es va demostrar per primera vegada utilitzant heli-3, que té el desavantatge de ser escàs i car, i requerir una temperatura extremadament baixa (unes poques mil·lèsimes de Kelvin). L'heli-4 comú, que roman superfluid a 2 Kelvin, és molt més pràctic, però el seu xiulet quàntic és massa feble per ser escoltat amb un sol forat de mida pràctica. Aquest problema es va superar mitjançant l'ús de barreres amb milers de forats, en efecte un cor de xiulets quàntics que produïen ones sonores que es reforçaven mútuament mitjançant interferències constructives.
Equació
On és el vector de rotació, A és el vector d'àrea i és el quàntum de circulació de l'heli-3.
Referències
Categoria:Sensors de posició Categoria:Mecànica quàntica