Квантовое управление для более точных измерений

Переиздано Платоном

Читают: 0

Главная > Нажмите > Квантовое рулевое управление для более точных измерений

Корреляции Эйнштейна-Подольского-Розена можно использовать для точных измерений. (Изображение: Юрик Петер, Shutterstock)

Абстрактные:
Квантовые системы, состоящие из нескольких частиц, можно использовать для более точного измерения магнитных или электрических полей. Молодой физик из Базельского университета предложил новую схему таких измерений, в которой используется особый вид корреляции между квантовыми частицами.

Квантовое управление для более точных измерений

Базель, Швейцария | Отправлено: 23 апреля 2021 г.

В квантовой информации фиктивные агенты Алиса и Боб часто используются для иллюстрации сложных коммуникационных задач. В одном из таких процессов Алиса может использовать запутанные квантовые частицы, такие как фотоны, для передачи или «телепортации» квантового состояния, неизвестного даже ей самой, Бобу, что невозможно при использовании традиционных средств связи.

Однако было неясно, может ли команда Алиса-Боб использовать подобные квантовые состояния для других вещей, помимо общения. Молодой физик из Базельского университета теперь показал, как определенные типы квантовых состояний могут использоваться для выполнения измерений с более высокой точностью, чем обычно позволяет квантовая физика. Результаты опубликованы в научном журнале Nature Communications.

Квантовое рулевое управление на расстоянии

Вместе с исследователями из Великобритании и Франции доктор Маттео Фадель, который работает на физическом факультете Базельского университета, размышлял о том, как задачи высокоточного измерения могут быть решены с помощью так называемого квантового управления.

Квантовое управление описывает тот факт, что в определенных квантовых состояниях систем, состоящих из двух частиц, измерение на первой частице позволяет сделать более точные предсказания о возможных результатах измерения на второй частице, чем квантовая механика позволила бы, если бы только измерение на второй частица была сделана. Это как если бы измерение первой частицы «управляло» состоянием второй.

Это явление также известно как парадокс ЭПР, названный в честь Альберта Эйнштейна, Бориса Подольского и Натана Розена, которые впервые описали его в 1935 году. Примечательно то, что он работает, даже если частицы находятся далеко друг от друга, потому что они квантово-механические. ? запутался? и могут чувствовать друг друга на расстоянии. Это также то, что позволяет Алисе передавать свое квантовое состояние Бобу при квантовой телепортации.

«Для квантового управления частицы должны быть запутаны друг с другом особым образом», - объясняет Фадель. «Нам было интересно понять, можно ли использовать это для более точных измерений». Предлагаемая им процедура измерения состоит в том, что Алиса выполняет измерение своей частицы и передает результат Бобу.

Благодаря квантовому управлению, Боб может настроить свой измерительный прибор так, чтобы ошибка измерения его частицы была меньше, чем это было бы без информации Алисы. Таким образом, Боб может с высокой точностью измерять, например, магнитные или электрические поля, действующие на его частицы.

Систематическое изучение измерений с усилением рулевого управления

Исследования Фаделя и его коллег теперь позволяют систематически изучать и демонстрировать полезность квантового управления для метрологических приложений. «Идея этого возникла в результате эксперимента, который мы уже проводили в 2018 году в лаборатории профессора Филиппа Трейтляйна в Базельском университете», - говорит Фадель.

«В этом эксперименте мы впервые смогли измерить квантовое управление между двумя облаками, содержащими сотни холодных атомов каждое. После этого мы спросили себя, можно ли с этим сделать что-нибудь полезное ». В своей работе Фадель создал прочную математическую основу для реализации реальных измерительных приложений, использующих квантовое управление в качестве ресурса.

«В некоторых простых случаях мы уже знали, что существует связь между парадоксом ЭПР и прецизионными измерениями», - говорит Трейтлейн. «Но теперь у нас есть общая теоретическая основа, на основе которой мы также можем разрабатывать новые стратегии для квантовой метрологии». Исследователи уже работают над экспериментальной демонстрацией идей Фаделя. В будущем это может привести к созданию новых квантово-улучшенных измерительных устройств.

####

Для получения дополнительной информации, пожалуйста, нажмите здесь

Контактная информация:
Рето Калуори
41-612-072-495

@UniBasel_ru

Авторские права © Базельский университет

Если у вас есть комментарий, пожалуйста Контакты нас.

Издатели новостных выпусков, а не 7th Wave, Inc. или Nanotechnology Now, несут единоличную ответственность за точность содержания.

Закладка: