Квантове керування для більш точних вимірювань

Перевидано Платоном

читають: 0

Головна > прес > Квантове управління для більш точних вимірювань

Для точних вимірювань можна використовувати кореляції Ейнштейна-Подольського-Розена. (Зображення: Юрік Пітер, Shutterstock)

Анотація:
Квантові системи, що складаються з кількох частинок, можна використовувати для більш точного вимірювання магнітних або електричних полів. Молодий фізик з Університету Базеля запропонував нову схему таких вимірювань, яка використовує особливий вид кореляції між квантовими частинками.

Квантове керування для більш точних вимірювань

Базель, Швейцарія | Опубліковано 23 квітня 2021 року

У квантовій інформації вигадані агенти Аліса та Боб часто використовуються для ілюстрації складних комунікативних завдань. В одному з таких процесів Аліса може використовувати заплутані квантові частинки, такі як фотони, для передачі або “телепортування” квантового стану - невідомого навіть їй самій - до Боба, чогось неможливого за допомогою традиційних комунікацій.

Однак було неясно, чи може команда Аліса-Боб використовувати подібні квантові стани для інших речей, окрім спілкування. Молодий фізик з Базельського університету тепер показав, як певні типи квантових станів можна використовувати для виконання вимірювань з більшою точністю, ніж це зазвичай дозволяє квантова фізика. Результати були опубліковані в науковому журналі Nature Communications.

Квантове управління на відстані

Разом з дослідниками у Великій Британії та Франції доктор Маттео Фадель, який працює на фізичному факультеті Базельського університету, подумав про те, як можна вирішувати високоточні вимірювальні завдання за допомогою так званого квантового керування.

Квантове керування описує той факт, що в певних квантових станах систем, що складаються з двох частинок, вимірювання на першій частинці дозволяє зробити більш точні прогнози щодо можливих результатів вимірювання на другій частинці, ніж дозволяла б квантова механіка, якби тільки вимірювання на другій частинці була зроблена частинка. Це так, ніби вимірювання на першій частинці "керувало" станом другої.

Це явище також відоме як парадокс ЕПР, названий на честь Альберта Ейнштейна, Бориса Подольського та Натана Розена, які вперше описали його в 1935 році. Що примітно в цьому, це те, що воно працює, навіть якщо частинки знаходяться далеко один від одного, оскільки вони квантово-механічні ? заплутався? і можуть відчувати один одного на відстані. Це також дозволяє Алісі передати свій квантовий стан Бобу в квантовій телепортації.

"Для квантового кермування частинки повинні бути переплетені між собою в дуже певний спосіб", - пояснює Фадель. "Нам було цікаво зрозуміти, чи можна це використати для кращих вимірювань". Процедура вимірювання, яку він пропонує, полягає в тому, що Аліса проводить вимірювання на її частинці і передає результат Бобу.

Завдяки квантовому керуванню Боб може налаштувати свій вимірювальний апарат таким чином, щоб похибка вимірювання на його частинці була меншою, ніж це було б без інформації Аліси. Таким чином, Боб може з високою точністю вимірювати, наприклад, магнітні або електричні поля, що діють на його частинки.

Систематичне вивчення вимірювань з посиленням керма

Дослідження Фаделя та його колег тепер дозволяє систематично вивчати та демонструвати корисність квантового керування для метрологічних застосувань. "Ідея цього виникла в результаті експерименту, який ми вже провели у 2018 році в лабораторії професора Філіпа Тройтляйна з Базельського університету", - говорить Фадель.

«У цьому експерименті нам вдалося вперше виміряти квантове керування між двома хмарами, що містять сотні холодних атомів у кожній. Після цього ми запитали себе, чи можна з цим зробити щось корисне ». У своїй роботі Фадель зараз створив надійну математичну основу для реалізації реальних застосувань вимірювань, які використовують квантове керування як ресурс.

"У кількох простих випадках ми вже знали, що існує зв'язок між парадоксом ЕПР та точними вимірами", - говорить Треутлейн. "Але тепер у нас є загальна теоретична база, на основі якої ми також можемо розробити нові стратегії квантової метрології". Дослідники вже працюють над експериментальною демонстрацією ідей Фаделя. У майбутньому це може призвести до появи нових квантових вимірювальних пристроїв.

####

Для отримання додаткової інформації натисніть тут

Контакти:
Рето Калуорі
41-612-072-495

@UniBasel_en

Авторське право © Базельський університет

Якщо у вас є коментар, будь ласка Контакти нам.

Видавці випусків новин, а не 7th Wave, Inc. або Nanotechnology Now, несуть повну відповідальність за точність змісту.

Закладка: