Kvantstyrning för mer exakta mätningar

Återutgiven av Platon

anhängare: 0

Hem > Presse > Kvantstyrning för mer exakta mätningar

Einstein-Podolski-Rosen-korrelationer kan användas för precisionsmätningar. (Bild: Jurik Peter, Shutterstock)

Sammanfattning:
Kvantsystem som består av flera partiklar kan användas för att mäta magnetiska eller elektriska fält mer exakt. En ung fysiker vid universitetet i Basel har nu föreslagit ett nytt schema för sådana mätningar som använder en viss typ av korrelation mellan kvantpartiklar.

Kvantstyrning för mer exakta mätningar

Basel, Schweiz | Postat den 23 april 2021

Inom kvantinformation används ofta de fiktiva agenterna Alice och Bob för att illustrera komplexa kommunikationsuppgifter. I en sådan process kan Alice använda intrasslade kvantpartiklar som fotoner för att överföra eller "teleportera" ett kvanttillstånd – okänt till och med för henne själv – till Bob, något som inte är genomförbart med traditionell kommunikation.

Det har dock varit oklart om teamet Alice-Bob kan använda liknande kvanttillstånd för andra saker förutom kommunikation. En ung fysiker vid universitetet i Basel har nu visat hur speciella typer av kvanttillstånd kan användas för att utföra mätningar med högre precision än vad kvantfysiken vanligtvis skulle tillåta. Resultaten har publicerats i den vetenskapliga tidskriften Nature Communications.

Kvantstyrning på distans

Tillsammans med forskare i Storbritannien och Frankrike har Dr Matteo Fadel, som arbetar vid fysikavdelningen vid universitetet i Basel, funderat på hur högprecisionsmätuppgifter kan hanteras med hjälp av så kallad kvantstyrning.

Kvantstyrning beskriver det faktum att i vissa kvanttillstånd av system som består av två partiklar, gör en mätning på den första partikeln att man kan göra mer exakta förutsägelser om möjliga mätresultat på den andra partikeln än vad kvantmekaniken skulle tillåta om bara mätningen på den andra partikeln partikel hade tillverkats. Det är precis som om mätningen på den första partikeln hade "styrt" tillståndet för den andra.

Detta fenomen är också känt som EPR-paradoxen, uppkallad efter Albert Einstein, Boris Podolsky och Nathan Rosen, som beskrev det första gången 1935. Det som är anmärkningsvärt med det är att det fungerar även om partiklarna är långt ifrån varandra eftersom de är kvantmekaniskt. ? intrasslad? och kan känna varandra på avstånd. Detta är också vad som gör att Alice kan överföra sitt kvanttillstånd till Bob i kvantteleportering.

"För kvantstyrning måste partiklarna vara intrasslade med varandra på ett mycket speciellt sätt", förklarar Fadel. "Vi var intresserade av att förstå om detta kunde användas för att göra bättre mätningar." Mätproceduren han föreslår består av att Alice utför en mätning på hennes partikel och överför resultatet till Bob.

Tack vare kvantstyrning kan Bob sedan justera sin mätapparat så att mätfelet på hans partikel är mindre än det skulle ha varit utan Alices information. På så sätt kan Bob mäta till exempel magnetiska eller elektriska fält som verkar på hans partiklar med hög precision.

Systematisk studie av styrningsförstärkta mätningar

Studiet av Fadel och hans kollegor gör det nu möjligt att systematiskt studera och demonstrera användbarheten av kvantstyrning för metrologiska tillämpningar. "Idén till detta uppstod från ett experiment som vi gjorde redan 2018 i laboratoriet av professor Philipp Treutlein vid universitetet i Basel", säger Fadel.

"I det experimentet kunde vi mäta kvantstyrning för första gången mellan två moln som innehåller hundratals kalla atomer vardera. Efter det frågade vi oss själva om det kunde vara möjligt att göra något användbart med det. I sitt arbete har Fadel nu skapat en solid matematisk grund för att realisera verkliga mätapplikationer som använder kvantstyrning som en resurs.

"I några enkla fall visste vi redan att det fanns ett samband mellan EPR-paradoxen och precisionsmätningar", säger Treutlein. "Men nu har vi ett allmänt teoretiskt ramverk, baserat på vilket vi också kan utveckla nya strategier för kvantmetrologi." Forskare arbetar redan med att demonstrera Fadels idéer experimentellt. I framtiden kan detta resultera i nya kvantförstärkta mätanordningar.

####

För mer information, klicka på här.

Kontaktpersoner:
Reto Caluori
41-612-072-495

@UniBasel_sv

Om du har en kommentar, snälla Kontakta oss oss.

Emittenter av nyhetsmeddelanden, inte 7th Wave, Inc. eller Nanotechnology Now, är ensamma ansvariga för innehållets noggrannhet.

Bokmärke: