Kvantestyring for mer presise målinger

Publisert av Platon

Følgere: 0

Hjemprodukt > Press > Kvantestyring for mer presise målinger

Einstein-Podolski-Rosen-korrelasjoner kan brukes til presisjonsmålinger. (Bilde: Jurik Peter, Shutterstock)

Abstrakt:
Kvantesystemer som består av flere partikler kan brukes til å måle magnetiske eller elektriske felt mer presist. En ung fysiker ved Universitetet i Basel har nå foreslått en ny ordning for slike målinger som bruker en bestemt type korrelasjon mellom kvantepartikler.

Kvantestyring for mer presise målinger

Basel, Sveits | Skrevet 23. april 2021

I kvanteinformasjon brukes de fiktive agentene Alice og Bob ofte til å illustrere komplekse kommunikasjonsoppgaver. I en slik prosess kan Alice bruke sammenfiltrede kvantepartikler som fotoner til å overføre eller "teleportere" en kvantetilstand - ukjent selv for seg selv - til Bob, noe som ikke er mulig å bruke tradisjonell kommunikasjon.

Det har imidlertid vært uklart om teamet Alice-Bob kan bruke lignende kvantetilstander til andre ting enn kommunikasjon. En ung fysiker ved Universitetet i Basel har nå vist hvordan bestemte typer kvantetilstander kan brukes til å utføre målinger med høyere presisjon enn kvantefysikk vanligvis ville tillate. Resultatene er publisert i det vitenskapelige tidsskriftet Nature Communications.

Kvantestyring på avstand

Sammen med forskere i Storbritannia og Frankrike har Dr. Matteo Fadel, som jobber ved Fysikkavdelingen ved Universitetet i Basel, tenkt på hvordan måleoppgaver med høy presisjon kan takles ved hjelp av såkalt kvantestyring.

Kvantestyring beskriver det faktum at i visse kvantetilstander av systemer som består av to partikler, tillater en måling på den første partikkelen å gjøre mer presise spådommer om mulige måleresultater på den andre partikkelen enn kvantemekanikken ville tillate hvis bare målingen på den andre partikkel hadde blitt laget. Det er akkurat som om målingen på den første partikkelen hadde "styrt" tilstanden til den andre.

Dette fenomenet er også kjent som EPR-paradokset, oppkalt etter Albert Einstein, Boris Podolsky og Nathan Rosen, som først beskrev det i 1935. Det som er bemerkelsesverdig ved det er at det fungerer selv om partiklene er langt fra hverandre fordi de er kvantemekanisk. viklet inn? og kan føle hverandre på avstand. Dette er også det som gjør at Alice kan overføre kvantetilstanden til Bob i kvante-teleportering.

"For kvantestyring må partiklene vikles sammen på en veldig spesiell måte," forklarer Fadel. "Vi var interessert i å forstå om dette kunne brukes til å gjøre bedre målinger." Måleprosedyren han foreslår består i at Alice utfører en måling på partikkelen hennes og overfører resultatet til Bob.

Takket være kvantestyring kan Bob deretter justere måleinstrumentet sitt slik at målefeilen på partikkelen hans er mindre enn den hadde vært uten Alice's informasjon. På denne måten kan Bob for eksempel måle magnetiske eller elektriske felt som virker på partiklene sine med høy presisjon.

Systematisk studie av målinger som styres

Studien av Fadel og hans kolleger gjør det nå mulig å systematisk studere og demonstrere nytten av kvantestyring for metrologiske anvendelser. "Ideen til dette kom fra et eksperiment vi allerede gjorde i 2018 i laboratoriet til professor Philipp Treutlein ved Universitetet i Basel," sier Fadel.

“I det eksperimentet var vi i stand til å måle kvantestyring for første gang mellom to skyer som inneholder hundrevis av kalde atomer hver. Etter det spurte vi oss selv om det kunne være mulig å gjøre noe nyttig med det. ” I sitt arbeid har Fadel nå skapt et solid matematisk grunnlag for å realisere virkelige måleprogrammer som bruker kvantestyring som en ressurs.

"I noen få enkle tilfeller visste vi allerede at det var en sammenheng mellom EPJ-paradokset og presisjonsmålinger," sier Treutlein. "Men nå har vi et generelt teoretisk rammeverk, basert på hvilket vi også kan utvikle nye strategier for kvantemetrologi." Forskere jobber allerede med å demonstrere Fadels ideer eksperimentelt. I fremtiden kan dette resultere i nye kvanteforbedrede måleenheter.

####

For mer informasjon, klikk her.

Kontakter:
Reto Caluori
41-612-072-495

@UniBasel_no

Hvis du har en kommentar, vær så snill Kontakt oss.

Utstedere av nyhetsutgivelser, ikke 7th Wave, Inc. eller Nanotechnology Now, er alene ansvarlig for nøyaktigheten av innholdet.

Bokmerke: