Nanoteknologia nyt

Kvanttiohjaus tarkempiin mittauksiin

NanoteknologiaAikaleima: 24. huhtikuuta 2021 3

Lähdesolmu: 827287

Julkaissut Platon

seuraajia: 0

Koti > lehdistö > Kvanttiohjaus tarkempia mittauksia varten

Einstein-Podolski-Rosen-korrelaatioita voidaan käyttää tarkkuusmittauksiin. (Kuva: Jurik Peter, Shutterstock)

Tiivistelmä:
Kvanttijärjestelmiä, jotka koostuvat useista hiukkasista, voidaan käyttää magneetti- tai sähkökenttien tarkempaan mittaamiseen. Nuori fyysikko Baselin yliopistossa on nyt ehdottanut uutta järjestelmää tällaisille mittauksille, joissa käytetään tietynlaista korrelaatiota kvanttihiukkasten välillä.

Kvanttiohjaus tarkempiin mittauksiin

Basel, Sveitsi Lähetetty 23. huhtikuuta 2021

Kvanttitiedoissa kuvitteellisia agentteja Alice ja Bob käytetään usein kuvaamaan monimutkaisia viestintätehtäviä. Yhdessä tällaisessa prosessissa Alice voi käyttää kietoutuneita kvanttihiukkasia, kuten fotoneja, lähettämään tai "teleportoimaan" kvanttitilan - edes itselleen tuntemattoman - Bobille, mikä ei ole mahdollista perinteisen viestinnän avulla.

On kuitenkin ollut epäselvää, voiko Alice-Bob-joukkue käyttää samanlaisia kvanttitiloja muihin asioihin viestinnän lisäksi. Nuori fyysikko Baselin yliopistossa on nyt osoittanut, kuinka tietyntyyppisiä kvanttitiloja voidaan käyttää mittausten suorittamiseen suuremmalla tarkkuudella kuin kvanttifysiikka tavallisesti sallisi. Tulokset on julkaistu Nature Communications -lehdessä.

Kvanttiohjaus etäisyydellä

Yhdessä Ison-Britannian ja Ranskan tutkijoiden kanssa Dr. Matteo Fadel, joka työskentelee Baselin yliopiston fysiikan osastolla, on miettinyt, kuinka korkean tarkkuuden mittaustehtävät voidaan hoitaa ns. Kvanttiohjauksen avulla.

Kvanttiohjaus kuvaa sitä tosiasiaa, että tietyissä kahdesta hiukkasesta koostuvien järjestelmien kvanttitiloissa ensimmäisen hiukkasen mittaus antaa mahdollisuuden tehdä tarkempia ennusteita toisen hiukkasen mahdollisista mittaustuloksista kuin kvanttimekaniikka salliisi, jos vain toisen hiukkasia oli tehty. Aivan kuin ensimmäisen hiukkasen mittaus olisi "ohjaanut" toisen tilan.

Tämä ilmiö tunnetaan myös nimellä EPR-paradoksi, joka on nimetty Albert Einsteinin, Boris Podolskyn ja Nathan Rosenin mukaan, jotka kuvasivat sen ensimmäisen kerran vuonna 1935. Huomattavaa siinä on, että se toimii, vaikka hiukkaset olisivatkin kaukana toisistaan, koska ne ovat kvanttimekaanisesti ? sotkeutunut ja voivat tuntea toisensa etäisyydellä. Tämä antaa myös Alicelle mahdollisuuden välittää kvanttitilansa Bobille kvantti teleportoituna.

"Kvanttiohjausta varten hiukkaset on sekoitettava toisiinsa hyvin erityisellä tavalla", Fadel selittää. "Olimme kiinnostuneita ymmärtämään, voidaanko sitä käyttää parempien mittausten tekemiseen." Hänen ehdottama mittausmenettely koostuu siitä, että Alice suorittaa mittauksen hiukkasellaan ja välittää tuloksen Bobille.

Kvanttiohjauksen ansiosta Bob voi sitten säätää mittauslaitteitaan siten, että hiukkasen mittausvirhe on pienempi kuin se olisi ollut ilman Alicen tietoja. Tällä tavalla Bob voi mitata esimerkiksi hiukkasiinsa vaikuttavia magneetti- tai sähkökenttiä erittäin tarkasti.

Ohjauksella parannettujen mittausten systemaattinen tutkimus

Fadelin ja hänen kollegoidensa tekemä tutkimus antaa nyt mahdollisuuden tutkia ja osoittaa kvanttiohjauksen hyödyllisyys metrologisissa sovelluksissa. "Ajatus tästä syntyi kokeesta, jonka teimme jo vuonna 2018 professori Philipp Treutleinin laboratoriossa Baselin yliopistossa", Fadel sanoo.

”Kokeessa pystyimme mittaamaan kvanttiohjauksen ensimmäistä kertaa kahden pilven välillä, joissa kussakin oli satoja kylmiä atomeja. Sen jälkeen kysyimme itseltämme, voisiko olla mahdollista tehdä jotain hyödyllistä. " Työssään Fadel on nyt luonut vankan matemaattisen perustan tosielämän mittaussovellusten toteuttamiselle, jotka käyttävät kvanttiohjausta resurssina.

"Muutamissa yksinkertaisissa tapauksissa tiesimme jo, että EPR-paradoksin ja tarkkuusmittausten välillä oli yhteys", Treutlein sanoo. "Mutta nyt meillä on yleinen teoreettinen kehys, jonka perusteella voimme myös kehittää uusia kvanttimetrologian strategioita." Tutkijat pyrkivät jo esittelemään Fadelin ideoita kokeellisesti. Tulevaisuudessa tämä voi johtaa uusiin kvanttiparannettuihin mittauslaitteisiin.

####

Saat lisätietoja napsauttamalla tätä

Yhteydet:
Reto Caluori
41-612-072-495

@UniBasel_en

Tekijänoikeus © Baselin yliopisto

Jos sinulla on kommentteja, kiitos Ota yhteyttä meille.

Lehdistötiedotteiden liikkeeseenlaskijat, eivät 7th Wave, Inc. tai Nanotechnology Now, ovat yksin vastuussa sisällön oikeellisuudesta.

Kirjanmerkki: