Kvantestyring til mere præcise målinger

Genudgivet af Platon

Abonnenter: 0

Home > Presse > Kvantestyring for mere præcise målinger

Einstein-Podolski-Rosen korrelationer kan bruges til præcisionsmålinger. (Billede: Jurik Peter, Shutterstock)

Abstract:
Kvantesystemer bestående af flere partikler kan bruges til at måle magnetiske eller elektriske felter mere præcist. En ung fysiker ved universitetet i Basel har nu foreslået en ny ordning for sådanne målinger, der bruger en særlig form for korrelation mellem kvantepartikler.

Kvantestyring for mere præcise målinger

Basel, Schweiz | Udgivet den 23. april 2021

Inden for kvanteinformation bruges de fiktive agenter Alice og Bob ofte til at illustrere komplekse kommunikationsopgaver. I en sådan proces kan Alice bruge sammenfiltrede kvantepartikler såsom fotoner til at transmittere eller "teleportere" en kvantetilstand – ukendt selv for hende selv – til Bob, noget der ikke er muligt ved brug af traditionel kommunikation.

Det har dog været uklart, om holdet Alice-Bob kan bruge lignende kvantetilstande til andre ting udover kommunikation. En ung fysiker ved universitetet i Basel har nu vist, hvordan bestemte typer kvantetilstande kan bruges til at udføre målinger med højere præcision, end kvantefysikken normalt ville tillade. Resultaterne er offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Nature Communications.

Kvantestyring på afstand

Sammen med forskere i Storbritannien og Frankrig har Dr. Matteo Fadel, der arbejder ved fysikafdelingen ved universitetet i Basel, tænkt over, hvordan højpræcisionsmåleopgaver kan løses ved hjælp af såkaldt kvantestyring.

Kvantestyring beskriver det faktum, at i visse kvantetilstande af systemer, der består af to partikler, giver en måling på den første partikel mulighed for at lave mere præcise forudsigelser om mulige måleresultater på den anden partikel, end kvantemekanikken ville tillade, hvis kun målingen på den anden partikel. partikel var blevet lavet. Det er ligesom om målingen på den første partikel havde "styret" tilstanden af den anden.

Dette fænomen er også kendt som EPR-paradokset, opkaldt efter Albert Einstein, Boris Podolsky og Nathan Rosen, som første gang beskrev det i 1935. Det bemærkelsesværdige ved det er, at det virker, selvom partiklerne er langt fra hinanden, fordi de er kvantemekanisk. ?viklet ind? og kan mærke hinanden på afstand. Det er også det, der gør det muligt for Alice at overføre sin kvantetilstand til Bob i kvanteteleportation.

"Til kvantestyring skal partiklerne være viklet ind i hinanden på en meget speciel måde," forklarer Fadel. "Vi var interesserede i at forstå, om dette kunne bruges til at lave bedre målinger." Måleproceduren, han foreslår, består i, at Alice udfører en måling på hendes partikel og sender resultatet til Bob.

Takket være kvantestyring kan Bob derefter justere sit måleapparat, så målefejlen på hans partikel er mindre, end den ville have været uden Alices information. På denne måde kan Bob måle f.eks. magnetiske eller elektriske felter, der virker på hans partikler med høj præcision.

Systematisk undersøgelse af styringsforstærkede målinger

Studiet af Fadel og hans kolleger gør det nu muligt systematisk at studere og demonstrere nytten af kvantestyring til metrologiske anvendelser. "Idéen til dette opstod fra et eksperiment, vi allerede lavede i 2018 i laboratoriet af professor Philipp Treutlein ved universitetet i Basel," siger Fadel.

"I det eksperiment var vi i stand til at måle kvantestyring for første gang mellem to skyer, der hver indeholdt hundredvis af kolde atomer. Derefter spurgte vi os selv, om det kunne lade sig gøre at gøre noget brugbart ved det.” I sit arbejde har Fadel nu skabt et solidt matematisk grundlag for at realisere virkelige måleapplikationer, der bruger kvantestyring som en ressource.

"I nogle få simple tilfælde vidste vi allerede, at der var en sammenhæng mellem EPJ-paradokset og præcisionsmålinger," siger Treutlein. "Men nu har vi en generel teoretisk ramme, baseret på hvilken vi også kan udvikle nye strategier for kvantemetrologi." Forskere arbejder allerede på at demonstrere Fadels ideer eksperimentelt. I fremtiden kan dette resultere i nye kvanteforstærkede måleenheder.

####

For mere information, klik link.

Kontaktpersoner:
Reto Caluori
41-612-072-495

@UniBasel_da

Hvis du har en kommentar, tak Kontakt os.

Udstedere af nyhedsudgivelser, ikke 7th Wave, Inc. eller Nanotechnology Now, er alene ansvarlige for indholdets nøjagtighed.

Bogmærke: