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보다 정확한 측정을위한 양자 조향

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Einstein-Podolski-Rosen 상관 관계는 정밀 측정에 사용할 수 있습니다. (이미지 : Jurik Peter, Shutterstock)

요약 :
여러 입자로 구성된 양자 시스템을 사용하여 자기장 또는 전기장을보다 정확하게 측정 할 수 있습니다. 바젤 대학의 한 젊은 물리학자는 이제 양자 입자 간의 특정 종류의 상관 관계를 사용하는 이러한 측정에 대한 새로운 계획을 제안했습니다.

보다 정확한 측정을위한 양자 조향

바젤, 스위스 | 게시일 : 23 년 2021 월 XNUMX 일

양자 정보에서 가상 에이전트 Alice와 Bob은 종종 복잡한 통신 작업을 설명하는 데 사용됩니다. 이러한 프로세스 중 하나에서 Alice는 광자와 같은 얽힌 양자 입자를 사용하여 기존 통신으로는 불가능했던 양자 상태 (자신도 알 수없는)를 Bob에게 전송하거나 "텔레포트"할 수 있습니다.

그러나 Alice-Bob 팀이 통신 외에 다른 일에 유사한 양자 상태를 사용할 수 있는지 여부는 불분명합니다. 바젤 대학의 한 젊은 물리학자는 이제 특정 유형의 양자 상태를 사용하여 양자 물리학이 일반적으로 허용하는 것보다 더 높은 정밀도로 측정을 수행하는 방법을 보여주었습니다. 그 결과는 과학 저널 Nature Communications에 게재되었습니다.

원거리에서의 양자 조향

영국과 프랑스의 연구원들과 함께 바젤 대학 물리학과에서 근무하는 마테오 파델 박사는 이른바 양자 조향의 도움으로 고정밀 측정 작업을 어떻게 처리 할 수 있는지에 대해 생각했습니다.

양자 조향은 두 입자로 구성된 시스템의 특정 양자 상태에서 첫 번째 입자에 대한 측정을 통해 두 번째 입자에 대한 측정 만 허용하는 경우 양자 역학이 허용하는 것보다 두 번째 입자에 대한 가능한 측정 결과에 대해 더 정확한 예측을 할 수 있다는 사실을 설명합니다. 입자가 만들어졌습니다. 첫 번째 입자에 대한 측정이 두 번째 입자의 상태를 "조정"한 것과 같습니다.

이 현상은 1935 년에 처음으로 알버트 아인슈타인, 보리스 포돌스키, 네이선 로젠의 이름을 딴 EPR 패러독스라고도 알려져 있습니다. 놀라운 점은 입자가 양자 역학적으로 멀리 떨어져 있어도 작동한다는 것입니다. ?빠뜨리는? 멀리서 서로를 느낄 수 있습니다. 이것은 또한 Alice가 양자 순간 이동에서 자신의 양자 상태를 Bob에게 전송할 수있게합니다.

"양자 조정을 위해 입자는 매우 특별한 방식으로 서로 얽혀 야합니다."라고 Fadel은 설명합니다. "우리는 이것이 더 나은 측정을 위해 사용될 수 있는지 이해하는 데 관심이있었습니다." 그가 제안하는 측정 절차는 Alice가 입자에 대한 측정을 수행하고 결과를 Bob에게 전송하는 것으로 구성됩니다.

양자 조향 덕분에 Bob은 자신의 입자에 대한 측정 오류가 Alice의 정보가 없었을 때보 다 작도록 측정 장치를 조정할 수 있습니다. 이러한 방식으로 Bob은 예를 들어 입자에 작용하는 자기장 또는 전기장을 고정밀로 측정 할 수 있습니다.

스티어링 강화 측정에 대한 체계적인 연구

Fadel과 그의 동료들의 연구는 이제 도량형 응용을위한 양자 조종의 유용성을 체계적으로 연구하고 입증하는 것을 가능하게합니다. "이에 대한 아이디어는 바젤 대학의 Philipp Treutlein 교수 실험실에서 2018 년에 이미 수행 한 실험에서 비롯되었습니다."라고 Fadel은 말합니다.

“그 실험에서 우리는 각각 수백 개의 차가운 원자를 포함하는 두 구름 사이에서 처음으로 양자 조향을 측정 할 수있었습니다. 그 후 우리는 그것으로 유용한 일을 할 수 있을지 자문했습니다.” 그의 작업에서 Fadel은 이제 양자 조향을 리소스로 사용하는 실제 측정 애플리케이션을 실현하기위한 견고한 수학적 기반을 구축했습니다.

"몇 가지 간단한 경우에서 우리는 EPR 역설과 정밀 측정 사이에 연관성이 있다는 것을 이미 알고있었습니다."라고 Treutlein은 말합니다. 그러나 이제 우리는 양자 계측을위한 새로운 전략을 개발할 수있는 일반적인 이론적 프레임 워크를 갖게되었습니다.” 연구원들은 이미 Fadel의 아이디어를 실험적으로 입증하기 위해 노력하고 있습니다. 미래에는 새로운 양자 강화 측정 장치가 탄생 할 수 있습니다.

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연락처 :
레토 칼루 오리
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