Quantum Steering For More Precise Measurements

Taasavaldanud Platon

järgijaid: 0

Avaleht > press > Kvantjuhtimine täpsemate mõõtmiste jaoks

Täppismõõtmiseks saab kasutada Einstein-Podolski-Roseni korrelatsioone. (Pilt: Jurik Peter, Shutterstock)

Abstraktne:
Magnet- või elektrivälja täpsemaks mõõtmiseks saab kasutada mitmest osakesest koosnevaid kvantsüsteeme. Baseli ülikooli noor füüsik on nüüd pakkunud välja selliste mõõtmiste jaoks uue skeemi, mis kasutab teatud tüüpi korrelatsiooni kvantosakeste vahel.

Kvantjuhtimine täpsemate mõõtmiste jaoks

Basel, Šveits | Postitatud 23. aprillil 2021

Kvantinformatsioonis kasutatakse keeruliste suhtlusülesannete illustreerimiseks sageli fiktiivseid agente Alice ja Bob. Ühes sellises protsessis saab Alice kasutada takerdunud kvantosakesi, näiteks footoneid, et edastada või "teleportida" kvantseisund – isegi temale endale teadmata – Bobile, mis pole traditsiooniliste sidevahenditega teostatav.

Siiski on jäänud ebaselgeks, kas meeskond Alice-Bob saab sarnaseid kvantolekuid peale suhtluse kasutada ka muude asjade jaoks. Baseli ülikooli noor füüsik on nüüd näidanud, kuidas teatud tüüpi kvantolekuid saab kasutada mõõtmiste tegemiseks suurema täpsusega, kui kvantfüüsika tavaliselt võimaldab. Tulemused on avaldatud teadusajakirjas Nature Communications.

Kvantjuhtimine eemalt

Baseli ülikooli füüsikaosakonnas töötav dr Matteo Fadel on koos Suurbritannia ja Prantsusmaa teadlastega mõelnud, kuidas ülitäpsete mõõtmisülesannetega nn kvantjuhtimise abil toime tulla.

Kvantjuhtimine kirjeldab tõsiasja, et kahest osakesest koosnevate süsteemide teatud kvantseisundites võimaldab esimese osakese mõõtmine teha teise osakese võimalike mõõtmistulemuste kohta täpsemaid ennustusi, kui kvantmehaanika võimaldaks, kui ainult teise osakese mõõtmine. osake oli tehtud. See on täpselt nii, nagu oleks esimese osakese mõõtmine "juhtinud" teise osakese olekut.

Seda nähtust tuntakse ka kui EPR paradoksi, mis sai nime Albert Einsteini, Boris Podolsky ja Nathan Roseni järgi, kes kirjeldasid seda esmakordselt 1935. aastal. Selle juures on tähelepanuväärne, et see toimib isegi siis, kui osakesed on üksteisest kaugel, kuna need on kvantmehaaniliselt ?põimunud? ja tunnevad üksteist eemalt. See võimaldab Alice'il kvant-teleportatsioonis Bobile oma kvantolekut edastada.

"Kvantjuhtimiseks peavad osakesed olema üksteisega väga erilisel viisil takerdunud, " selgitab Fadel. "Olime huvitatud sellest, kas seda saab kasutada paremate mõõtmiste tegemiseks." Tema pakutud mõõtmisprotseduur seisneb selles, et Alice mõõdab oma osakest ja edastab tulemuse Bobile.

Tänu kvantjuhtimisele saab Bob seejärel oma mõõteseadet reguleerida nii, et tema osakese mõõtmisviga oleks väiksem, kui see oleks olnud ilma Alice'i teabeta. Nii saab Bob suure täpsusega mõõta näiteks tema osakestele mõjuvaid magnet- või elektrivälju.

Juhtimisvõimega mõõtmiste süstemaatiline uurimine

Fadeli ja tema kolleegide uuring võimaldab nüüd süstemaatiliselt uurida ja demonstreerida kvantjuhtimise kasulikkust metroloogiliste rakenduste jaoks. "Selle idee tekkis katsest, mille tegime juba 2018. aastal Baseli ülikooli professor Philipp Treutleini laboris," ütleb Fadel.

"Selles katses saime esimest korda mõõta kvantjuhtimist kahe pilve vahel, millest kumbki sisaldab sadu külmi aatomeid. Pärast seda küsisime endalt, kas sellega on võimalik midagi kasulikku teha. Oma töös on Fadel nüüd loonud kindla matemaatilise aluse ressursi mõõtmisrakenduste realiseerimiseks, mis kasutavad ressursina kvantjuhtimist.

"Mõnel lihtsal juhul teadsime juba, et EPR paradoksi ja täppismõõtmiste vahel on seos, " ütleb Treutlein. "Kuid nüüd on meil olemas üldine teoreetiline raamistik, mille põhjal saame välja töötada ka uusi kvantmetroloogia strateegiaid." Teadlased tegelevad juba Fadeli ideede eksperimentaalse demonstreerimisega. Tulevikus võivad selle tulemuseks olla uued kvant-täiustatud mõõteseadmed.

####

Lisateabe saamiseks klõpsake nuppu siin

Kontaktid:
Reto Caluori
41-612-072-495

@UniBasel_en

Autoriõigus © Baseli Ülikool

Kui teil on kommentaar, palun Saada sõnum meile.

Sisu täpsuse eest vastutavad ainuüksi uudisteväljaannete väljaandjad, mitte 7th Wave, Inc. või Nanotechnology Now.

Järjehoidja: