Quantum Steering For More Precise Measurements

Αναδημοσίευση από τον Πλάτωνα

Ακολουθούν: 0

Αρχική > Τύπος > Κβαντικό σύστημα διεύθυνσης για πιο ακριβείς μετρήσεις

Οι συσχετίσεις Einstein-Podolski-Rosen μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μετρήσεις ακριβείας. (Εικόνα: Jurik Peter, Shutterstock)

Περίληψη:
Τα κβαντικά συστήματα που αποτελούνται από πολλά σωματίδια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ακριβέστερη μέτρηση μαγνητικών ή ηλεκτρικών πεδίων. Ένας νεαρός φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Βασιλείας πρότεινε τώρα ένα νέο σχήμα για τέτοιες μετρήσεις που χρησιμοποιεί ένα συγκεκριμένο είδος συσχέτισης μεταξύ κβαντικών σωματιδίων.

Κβαντικό τιμόνι για πιο ακριβείς μετρήσεις

Βασιλεία, Ελβετία | Δημοσιεύτηκε στις 23 Απριλίου 2021

Στις κβαντικές πληροφορίες, οι πλασματικοί πράκτορες Alice και Bob χρησιμοποιούνται συχνά για να απεικονίσουν πολύπλοκες εργασίες επικοινωνίας. Σε μια τέτοια διαδικασία, η Αλίκη μπορεί να χρησιμοποιήσει μπερδεμένα κβαντικά σωματίδια όπως φωτόνια για να μεταδώσει ή να «τηλεμεταφέρει» μια κβαντική κατάσταση – άγνωστη ακόμη και στον εαυτό της – στον Μπομπ, κάτι που δεν είναι εφικτό με τις παραδοσιακές επικοινωνίες.

Ωστόσο, δεν ήταν σαφές εάν η ομάδα Alice-Bob μπορεί να χρησιμοποιήσει παρόμοιες κβαντικές καταστάσεις για άλλα πράγματα εκτός από την επικοινωνία. Ένας νεαρός φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Βασιλείας έδειξε τώρα πώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν συγκεκριμένοι τύποι κβαντικών καταστάσεων για την εκτέλεση μετρήσεων με μεγαλύτερη ακρίβεια από ό,τι θα επέτρεπε συνήθως η κβαντική φυσική. Τα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν στο επιστημονικό περιοδικό Nature Communications.

Κβαντική διεύθυνση σε απόσταση

Μαζί με ερευνητές στη Μεγάλη Βρετανία και τη Γαλλία, ο Δρ. Matteo Fadel, ο οποίος εργάζεται στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου της Βασιλείας, έχει σκεφτεί πώς μπορούν να αντιμετωπιστούν εργασίες μέτρησης υψηλής ακρίβειας με τη βοήθεια της λεγόμενης κβαντικής διεύθυνσης.

Η κβαντική διεύθυνση περιγράφει το γεγονός ότι σε ορισμένες κβαντικές καταστάσεις συστημάτων που αποτελούνται από δύο σωματίδια, μια μέτρηση στο πρώτο σωματίδιο επιτρέπει σε κάποιον να κάνει πιο ακριβείς προβλέψεις σχετικά με πιθανά αποτελέσματα μέτρησης στο δεύτερο σωματίδιο από ό,τι η κβαντική μηχανική, αν μόνο η μέτρηση στο δεύτερο σωματίδιο είχε γίνει. Είναι ακριβώς σαν η μέτρηση στο πρώτο σωματίδιο να «κατεύθυνε» την κατάσταση του δεύτερου.

Αυτό το φαινόμενο είναι επίσης γνωστό ως παράδοξο EPR, που πήρε το όνομά του από τους Άλμπερτ Αϊνστάιν, Μπόρις Ποντόλσκι και Νέιθαν Ρόζεν, οι οποίοι το περιέγραψαν για πρώτη φορά το 1935. Αυτό που είναι αξιοσημείωτο σε αυτό είναι ότι λειτουργεί ακόμα κι αν τα σωματίδια απέχουν πολύ μεταξύ τους επειδή είναι κβαντομηχανικά ?μπλεγμένος; και μπορούν να αισθανθούν ο ένας τον άλλον από απόσταση. Αυτό είναι επίσης που επιτρέπει στην Αλίκη να μεταδώσει την κβαντική της κατάσταση στον Μπομπ στην κβαντική τηλεμεταφορά.

«Για την κβαντική διεύθυνση, τα σωματίδια πρέπει να μπλέκονται μεταξύ τους με πολύ συγκεκριμένο τρόπο», εξηγεί ο Fadel. «Μας ενδιέφερε να καταλάβουμε εάν αυτό θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για καλύτερες μετρήσεις». Η διαδικασία μέτρησης που προτείνει συνίσταται στο να κάνει η Αλίκη μια μέτρηση στο σωματίδιο της και να μεταδώσει το αποτέλεσμα στον Μπομπ.

Χάρη στο κβαντικό σύστημα διεύθυνσης, ο Μπομπ μπορεί στη συνέχεια να ρυθμίσει τη συσκευή μέτρησής του έτσι ώστε το σφάλμα μέτρησης στο σωματίδιο του να είναι μικρότερο από ό,τι θα ήταν χωρίς τις πληροφορίες της Αλίκης. Με αυτόν τον τρόπο, ο Μπομπ μπορεί να μετρήσει, για παράδειγμα, μαγνητικά ή ηλεκτρικά πεδία που δρουν στα σωματίδια του με μεγάλη ακρίβεια.

Συστηματική μελέτη μετρήσεων ενισχυμένης διεύθυνσης

Η μελέτη του Fadel και των συναδέλφων του καθιστά πλέον δυνατή τη συστηματική μελέτη και επίδειξη της χρησιμότητας της κβαντικής διεύθυνσης για μετρολογικές εφαρμογές. «Η ιδέα για αυτό προέκυψε από ένα πείραμα που κάναμε ήδη το 2018 στο εργαστήριο του καθηγητή Philipp Treutlein στο Πανεπιστήμιο της Βασιλείας», λέει ο Fadel.

«Σε εκείνο το πείραμα, μπορέσαμε να μετρήσουμε την κβαντική διεύθυνση για πρώτη φορά μεταξύ δύο νεφών που περιείχαν εκατοντάδες ψυχρά άτομα το καθένα. Μετά από αυτό, αναρωτηθήκαμε αν είναι δυνατόν να κάνουμε κάτι χρήσιμο με αυτό». Στο έργο του, ο Fadel έχει πλέον δημιουργήσει μια σταθερή μαθηματική βάση για την υλοποίηση εφαρμογών μέτρησης της πραγματικής ζωής που χρησιμοποιούν την κβαντική διεύθυνση ως πόρο.

«Σε μερικές απλές περιπτώσεις, γνωρίζαμε ήδη ότι υπήρχε σύνδεση μεταξύ του παραδόξου EPR και των μετρήσεων ακριβείας», λέει ο Treutlein. «Αλλά τώρα έχουμε ένα γενικό θεωρητικό πλαίσιο, βάσει του οποίου μπορούμε επίσης να αναπτύξουμε νέες στρατηγικές για την κβαντική μετρολογία». Οι ερευνητές εργάζονται ήδη για να επιδείξουν πειραματικά τις ιδέες του Fadel. Στο μέλλον, αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες κβαντικές συσκευές μέτρησης.

####

Για περισσότερες πληροφορίες, πατήστε εδώ

Επαφές:
Ρέτο Καλουόρι
41-612-072-495

@UniBasel_en

Πνευματικά δικαιώματα © University of Basel

Εάν έχετε ένα σχόλιο, παρακαλώ Επικοινωνία και εμείς με χαρά θα σας εξυπηρετήσουμε.

Οι εκδότες δελτίων ειδήσεων, όχι η 7th Wave, Inc. ή η Nanotechnology Now, είναι αποκλειστικά υπεύθυνες για την ακρίβεια του περιεχομένου.

Bookmark: