การควบคุมด้วยควอนตัมเพื่อการวัดที่แม่นยำยิ่งขึ้น

เผยแพร่ซ้ำโดยเพลโต

ผู้ติดตาม: 0

หน้าแรก > ข่าวประชา > การบังคับเลี้ยวแบบควอนตัมเพื่อการวัดที่แม่นยำยิ่งขึ้น

ความสัมพันธ์ระหว่าง Einstein-Podolski-Rosen สามารถใช้ในการวัดที่แม่นยำได้ (ภาพ: Jurik Peter, Shutterstock)

นามธรรม:
ระบบควอนตัมที่ประกอบด้วยอนุภาคหลายตัวสามารถใช้วัดสนามแม่เหล็กหรือสนามไฟฟ้าได้แม่นยำยิ่งขึ้น นักฟิสิกส์รุ่นเยาว์ที่มหาวิทยาลัยบาเซิลได้เสนอรูปแบบใหม่สำหรับการวัดดังกล่าวซึ่งใช้ความสัมพันธ์เฉพาะระหว่างอนุภาคควอนตัม

พวงมาลัยควอนตัมเพื่อการวัดที่แม่นยำยิ่งขึ้น

บาเซิล สวิตเซอร์แลนด์ | โพสต์เมื่อ 23 เมษายน 2021

ในข้อมูลควอนตัม อลิซและบ็อบที่สมมติขึ้นมักถูกใช้เพื่อแสดงงานการสื่อสารที่ซับซ้อน ในกระบวนการดังกล่าว อลิซสามารถใช้อนุภาคควอนตัมที่พันกัน เช่น โฟตอน เพื่อส่งหรือ "เทเลพอร์ต" สถานะควอนตัมที่ไม่รู้จักแม้แต่ตัวเธอเอง ให้กับบ๊อบ ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่สามารถทำได้โดยใช้การสื่อสารแบบเดิม

อย่างไรก็ตาม ยังไม่ชัดเจนว่าทีม Alice-Bob สามารถใช้สถานะควอนตัมที่คล้ายกันสำหรับสิ่งอื่นนอกเหนือจากการสื่อสารได้หรือไม่ นักฟิสิกส์รุ่นเยาว์ที่มหาวิทยาลัยบาเซิลได้แสดงให้เห็นว่าสถานะควอนตัมบางประเภทสามารถนำมาใช้ในการวัดด้วยความแม่นยำสูงกว่าฟิสิกส์ควอนตัมที่ปกติจะอนุญาตได้อย่างไร ผลการวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ Nature Communications

การบังคับเลี้ยวแบบควอนตัมในระยะไกล

ร่วมกับนักวิจัยในสหราชอาณาจักรและฝรั่งเศส ดร. มัตเตโอ ฟาเดล ซึ่งทำงานที่ภาควิชาฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัยบาเซิล ได้คิดว่าจะจัดการกับงานวัดที่มีความแม่นยำสูงได้อย่างไรด้วยความช่วยเหลือที่เรียกว่าการบังคับเลี้ยวควอนตัม

การบังคับเลี้ยวด้วยควอนตัมอธิบายความจริงที่ว่าในบางสถานะควอนตัมของระบบที่ประกอบด้วยสองอนุภาค การวัดบนอนุภาคแรกช่วยให้สามารถคาดการณ์ผลการวัดที่เป็นไปได้บนอนุภาคที่สองได้แม่นยำยิ่งขึ้นกว่ากลศาสตร์ควอนตัมจะอนุญาตหากเพียงการวัดในวินาที อนุภาคถูกสร้างขึ้น เหมือนกับว่าการวัดบนอนุภาคแรกได้ "ชี้นำ" สถานะของอนุภาคที่สอง

ปรากฏการณ์นี้เรียกอีกอย่างว่า EPR paradox ซึ่งตั้งชื่อตาม Albert Einstein, Boris Podolsky และ Nathan Rosen ซึ่งเป็นคนแรกที่อธิบายเรื่องนี้ในปี 1935 สิ่งที่น่าทึ่งเกี่ยวกับเรื่องนี้คือมันทำงานได้แม้ว่าอนุภาคจะอยู่ห่างกันเพราะเป็นควอนตัมกล ?พัวพัน? และสามารถสัมผัสกันได้ในระยะไกล นี่คือสิ่งที่ช่วยให้อลิซสามารถถ่ายทอดสถานะควอนตัมของเธอไปยัง Bob ในการเคลื่อนย้ายควอนตัม

"สำหรับการบังคับเลี้ยวด้วยควอนตัม อนุภาคจะต้องพันกันในลักษณะเฉพาะ" Fadel อธิบาย “เราสนใจที่จะทำความเข้าใจว่าสิ่งนี้สามารถนำไปใช้ในการวัดที่ดีขึ้นได้หรือไม่” ขั้นตอนการวัดที่เขาเสนอประกอบด้วยการที่อลิซทำการวัดอนุภาคของเธอและส่งผลไปยังบ๊อบ

ต้องขอบคุณการบังคับเลี้ยวแบบควอนตัม บ็อบจึงสามารถปรับเครื่องมือวัดของเขาได้ โดยที่ข้อผิดพลาดในการวัดบนอนุภาคของเขาจะเล็กกว่าที่ควรจะเป็นหากไม่มีข้อมูลของอลิซ ด้วยวิธีนี้ Bob สามารถวัด เช่น สนามแม่เหล็กหรือสนามไฟฟ้าที่กระทำต่ออนุภาคของเขาด้วยความแม่นยำสูง

การศึกษาระบบการวัดที่เพิ่มประสิทธิภาพการบังคับเลี้ยว

การศึกษาของ Fadel และเพื่อนร่วมงานของเขาทำให้สามารถศึกษาและแสดงให้เห็นถึงประโยชน์ของการบังคับควบคุมด้วยควอนตัมสำหรับการประยุกต์ใช้ทางมาตรวิทยาอย่างเป็นระบบ “แนวคิดสำหรับสิ่งนี้เกิดขึ้นจากการทดลองที่เราทำในปี 2018 ในห้องทดลองของศาสตราจารย์ Philipp Treutlein ที่มหาวิทยาลัย Basel” Fadel กล่าว

“ในการทดลองนั้น เราสามารถวัดการบังคับเลี้ยวของควอนตัมเป็นครั้งแรกระหว่างเมฆสองก้อนที่มีอะตอมเย็นหลายร้อยอะตอม หลังจากนั้นเราถามตัวเองว่าเป็นไปได้ไหมที่จะทำบางสิ่งที่เป็นประโยชน์กับสิ่งนั้น” ในงานของเขา ตอนนี้ Fadel ได้สร้างพื้นฐานทางคณิตศาสตร์ที่มั่นคงสำหรับการประยุกต์ใช้การวัดในชีวิตจริงซึ่งใช้การควบคุมควอนตัมเป็นทรัพยากร

Treutlein กล่าวว่า "ในกรณีง่ายๆ สองสามกรณี เรารู้แล้วว่ามีความเชื่อมโยงระหว่าง EPR Paradox กับการวัดที่แม่นยำ" Treutlein กล่าว “แต่ตอนนี้ เรามีกรอบทฤษฎีทั่วไป ซึ่งเราสามารถพัฒนากลยุทธ์ใหม่สำหรับมาตรวิทยาควอนตัมได้” นักวิจัยกำลังทำงานเพื่อสาธิตแนวคิดของ Fadel แบบทดลองอยู่แล้ว ในอนาคต อาจส่งผลให้มีอุปกรณ์วัดที่ปรับปรุงด้วยควอนตัมใหม่

####

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมกรุณาคลิก โปรดคลิกที่นี่เพื่ออ่านรายละเอียดเพิ่มเติม

ติดต่อ:
เรโต้ คาลูโอรี
41-612-072-495

น.ส

ลิขสิทธิ์ © มหาวิทยาลัยบาเซิล

หากคุณมีความคิดเห็นโปรด ติดต่อ เรา

ผู้ออกข่าวประชาสัมพันธ์ไม่ใช่ 7th Wave, Inc. หรือ Nanotechnology Now มีหน้าที่รับผิดชอบต่อความถูกต้องของเนื้อหา แต่เพียงผู้เดียว

บุ๊คมาร์ค: