Quantumsturing voor nauwkeurigere metingen

Heruitgegeven door Plato

volgers: 0

Home > Media > Quantum-besturing voor nauwkeurigere metingen

Einstein-Podolski-Rosen-correlaties kunnen worden gebruikt voor precisiemetingen. (Afbeelding: Jurik Peter, Shutterstock)

Abstract:
Quantumsystemen die uit meerdere deeltjes bestaan, kunnen worden gebruikt om magnetische of elektrische velden nauwkeuriger te meten. Een jonge natuurkundige aan de Universiteit van Basel heeft nu een nieuw schema voor dergelijke metingen voorgesteld dat een bepaald soort correlatie tussen kwantumdeeltjes gebruikt.

Quantum-besturing voor nauwkeurigere metingen

Bazel, Zwitserland | Geplaatst op 23 april 2021

In kwantuminformatie worden de fictieve agenten Alice en Bob vaak gebruikt om complexe communicatietaken te illustreren. In een dergelijk proces kan Alice verstrengelde kwantumdeeltjes zoals fotonen gebruiken om een kwantumtoestand - zelfs voor haarzelf onbekend - naar Bob te verzenden of te "teleporteren", iets dat niet haalbaar is met traditionele communicatie.

Het is echter onduidelijk of het team Alice-Bob vergelijkbare kwantumtoestanden kan gebruiken voor andere dingen dan communicatie. Een jonge natuurkundige aan de Universiteit van Basel heeft nu aangetoond hoe bepaalde soorten kwantumtoestanden kunnen worden gebruikt om metingen uit te voeren met een hogere precisie dan de kwantumfysica normaal zou toestaan. De resultaten zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Communications.

Kwantumsturing op afstand

Samen met onderzoekers in Groot-Brittannië en Frankrijk heeft Dr. Matteo Fadel, werkzaam bij de afdeling Natuurkunde van de Universiteit van Basel, nagedacht over hoe zeer nauwkeurige meettaken kunnen worden aangepakt met behulp van zogenaamde kwantumsturing.

Kwantumsturing beschrijft het feit dat in bepaalde kwantumtoestanden van systemen die uit twee deeltjes bestaan, een meting aan het eerste deeltje het mogelijk maakt nauwkeuriger voorspellingen te doen over mogelijke meetresultaten op het tweede deeltje dan de kwantummechanica zou toestaan als alleen de meting op het tweede deeltje deeltje was gemaakt. Het is net alsof de meting op het eerste deeltje de toestand van het tweede deeltje heeft “gestuurd”.

Dit fenomeen staat ook wel bekend als de EPR-paradox, genoemd naar Albert Einstein, Boris Podolsky en Nathan Rosen, die het voor het eerst beschreven in 1935. Opmerkelijk is dat het werkt, zelfs als de deeltjes ver uit elkaar staan, omdat ze kwantummechanisch zijn. ? verstrikt? en kunnen elkaar op afstand voelen. Dit is ook wat Alice in staat stelt om haar kwantumtoestand in kwantumteleportatie naar Bob te verzenden.

“Voor kwantumsturing moeten de deeltjes op een heel bijzondere manier met elkaar verstrengeld zijn”, legt Fadel uit. "We wilden weten of dit kan worden gebruikt om betere metingen te doen." De meetprocedure die hij voorstelt, bestaat uit het uitvoeren van een meting door Alice op haar deeltje en het doorgeven van het resultaat aan Bob.

Dankzij kwantumsturing kan Bob zijn meetapparaat zo afstellen dat de meetfout op zijn deeltje kleiner is dan zonder de informatie van Alice. Op deze manier kan Bob bijvoorbeeld magnetische of elektrische velden meten die met hoge precisie op zijn deeltjes inwerken.

Systematische studie van stuurverbeterde metingen

De studie van Fadel en zijn collega's maakt het nu mogelijk om het nut van kwantumsturing voor metrologische toepassingen systematisch te bestuderen en aan te tonen. “Het idee hiervoor is ontstaan uit een experiment dat we in 2018 al deden in het laboratorium van professor Philipp Treutlein aan de Universiteit van Basel”, zegt Fadel.

“In dat experiment konden we voor het eerst kwantumsturing meten tussen twee wolken met elk honderden koude atomen. Daarna vroegen we ons af of we daar misschien iets nuttigs mee konden doen. ” In zijn werk heeft Fadel nu een solide wiskundige basis gecreëerd voor het realiseren van real-life meettoepassingen die kwantumsturing als hulpmiddel gebruiken.

"In een paar eenvoudige gevallen wisten we al dat er een verband was tussen de EPR-paradox en precisiemetingen", zegt Treutlein. "Maar nu hebben we een algemeen theoretisch kader, op basis waarvan we ook nieuwe strategieën voor kwantummetrologie kunnen ontwikkelen." Onderzoekers zijn al bezig om de ideeën van Fadel experimenteel te demonstreren. Dit zou in de toekomst kunnen resulteren in nieuwe kwantumverbeterde meetapparatuur.

####

Voor meer informatie, klik hier

Kontakte:
Reto Caluori
41-612-072-495

@UniBasel_nl

Als u een opmerking heeft, alstublieft Neem contact op met ons op.

Uitgevers van nieuwsberichten, niet 7th Wave, Inc. of Nanotechnology Now, zijn zelf verantwoordelijk voor de juistheid van de inhoud.

Bladwijzer: