Sterowanie kwantowe dla bardziej precyzyjnych pomiarów

Opublikowane ponownie przez Plato

Obserwuje: 0

Strona główna > Naciśnij przycisk > Sterowanie kwantowe dla bardziej precyzyjnych pomiarów

Do precyzyjnych pomiarów można wykorzystać korelacje Einsteina-Podolskiego-Rosena. (Zdjęcie: Jurik Peter, Shutterstock)

Abstrakcyjny:
Systemy kwantowe składające się z kilku cząstek można wykorzystać do dokładniejszego pomiaru pola magnetycznego lub elektrycznego. Młody fizyk z Uniwersytetu w Bazylei zaproponował teraz nowy schemat takich pomiarów, który wykorzystuje szczególny rodzaj korelacji między cząstkami kwantowymi.

Sterowanie kwantowe dla bardziej precyzyjnych pomiarów

Bazylea, Szwajcaria | Opublikowano 23 kwietnia 2021 r

W informacjach kwantowych fikcyjni agenci Alice i Bob są często wykorzystywani do zilustrowania złożonych zadań komunikacyjnych. W jednym z takich procesów Alice może użyć splątanych cząstek kwantowych, takich jak fotony, do przesłania lub „teleportacji” stanu kwantowego - nieznanego nawet jej samej - do Boba, co jest niewykonalne przy użyciu tradycyjnej komunikacji.

Jednak nie było jasne, czy zespół Alice-Bob może używać podobnych stanów kwantowych do innych celów poza komunikacją. Młody fizyk z Uniwersytetu w Bazylei pokazał teraz, jak poszczególne typy stanów kwantowych można wykorzystać do wykonywania pomiarów z większą dokładnością, niż normalnie pozwalałaby na to fizyka kwantowa. Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie naukowym Nature Communications.

Sterowanie kwantowe na odległość

Dr Matteo Fadel, pracujący na Wydziale Fizyki Uniwersytetu w Bazylei, wraz z badaczami z Wielkiej Brytanii i Francji, zastanawiał się, w jaki sposób można zająć się wysokoprecyzyjnymi zadaniami pomiarowymi za pomocą tak zwanego sterowania kwantowego.

Sterowanie kwantowe opisuje fakt, że w pewnych stanach kwantowych układów składających się z dwóch cząstek pomiar na pierwszej cząstce pozwala na dokonanie dokładniejszych przewidywań dotyczących możliwych wyników pomiarów na drugiej cząstce, niż pozwalałaby na to mechanika kwantowa, gdyby pomiar na drugiej cząstce. cząstka została stworzona. To tak, jakby pomiar na pierwszej cząstce „sterował” stanem drugiej.

Zjawisko to jest również znane jako paradoks EPR, nazwany na cześć Alberta Einsteina, Borisa Podolsky'ego i Nathana Rosena, którzy po raz pierwszy opisali je w 1935 roku. Niezwykłe jest to, że działa nawet wtedy, gdy cząsteczki są daleko od siebie, ponieważ są kwantowo-mechanicznie ?uwikłany? i mogą czuć się nawzajem na odległość. To także pozwala Alicji na przekazanie jej stanu kwantowego Bobowi za pomocą teleportacji kwantowej.

„W przypadku sterowania kwantowego cząsteczki muszą być splecione ze sobą w bardzo szczególny sposób” - wyjaśnia Fadel. „Chcieliśmy się dowiedzieć, czy można to wykorzystać do wykonywania lepszych pomiarów”. Proponowana przez niego procedura pomiaru polega na wykonaniu przez Alicję pomiaru na jej cząstce i przesłaniu wyniku do Boba.

Dzięki sterowaniu kwantowemu Bob może dostosować swój aparat pomiarowy tak, aby błąd pomiaru jego cząstki był mniejszy, niż byłby bez informacji Alicji. W ten sposób Bob może zmierzyć na przykład pole magnetyczne lub elektryczne działające na jego cząstki z dużą precyzją.

Systematyczne badanie pomiarów wspomaganych sterowaniem

Badania Fadela i jego współpracowników umożliwiają teraz systematyczne badanie i wykazywanie przydatności sterowania kwantowego w zastosowaniach metrologicznych. „Pomysł zrodził się z eksperymentu, który przeprowadziliśmy już w 2018 roku w laboratorium profesora Philippa Treutleina na Uniwersytecie w Bazylei” - mówi Fadel.

„W tym eksperymencie po raz pierwszy mogliśmy zmierzyć sterowanie kwantowe między dwoma chmurami zawierającymi setki zimnych atomów. Potem zadaliśmy sobie pytanie, czy można z tym zrobić coś pożytecznego ”. W swojej pracy Fadel stworzył teraz solidną matematyczną podstawę do realizacji rzeczywistych aplikacji pomiarowych, które wykorzystują sterowanie kwantowe jako zasób.

„W kilku prostych przypadkach wiedzieliśmy już, że istnieje związek między paradoksem EPR a precyzyjnymi pomiarami” - mówi Treutlein. „Ale teraz mamy ogólne ramy teoretyczne, na podstawie których możemy również opracować nowe strategie dla metrologii kwantowej”. Naukowcy już pracują nad eksperymentalną demonstracją pomysłów Fadela. W przyszłości może to zaowocować nowymi ulepszonymi kwantowo urządzeniami pomiarowymi.

####

Aby uzyskać więcej informacji, kliknij tutaj

Łączność:
Reto Caluori
41-612-072-495

@Unibasel_EN

Prawa autorskie © Uniwersytet w Bazylei

Jeśli masz komentarz, proszę Kontakt my.

Wydawcy komunikatów prasowych, a nie 7th Wave, Inc. lub Nanotechnology Now, ponoszą wyłączną odpowiedzialność za dokładność treści.

Zakładka: