Китайські фізики обійшли межу невизначеності Гейзенберга, підвищивши точність квантових вимірювань на 20%

Сто років пошуків у квантовій механіці

Як повідомляє НВ — Техно: Китайським фізикам вдалося обійти одне з фундаментальних положень квантової механіки. Дослідники з Шаньсійського університету розробили новий метод підвищення точності квантових вимірювань, використовуючи інформацію про минулий та майбутній стан системи. Це нововведення дозволило їм обійти стандартну межу невизначеності Гейзенберга приблизно на 20%.

Принцип невизначеності Гейзенберга, сформульований у 1927 році Вернером Гейзенбергом, полягає в тому, що точніше визначення однієї характеристики квантової частинки ускладнює визначення іншої. Ця проблема точності вимірювань є актуальною у багатьох сферах, зокрема у детекторах гравітаційних хвиль LIGO та атомних годинниках GPS.

Експеримент і результати

Експеримент, проведений китайськими фізиками, включав 52 мільярди атомів рубідію, які перебували у скляній камері. Для вирівнювання спінів атомів використовувався лазер, а другий лазер застосовувався для вимірювання положення та імпульсу системи. Вимірювання тривали безперервно 84 хвилини. Результати цього експерименту продемонстрували приблизно на 20% більшу точність, ніж стандартна межа невизначеності Гейзенберга.

Методика, розроблена дослідниками, використовує ретроспективний аналіз, враховуючи дані до і після моменту вимірювання. Результати роботи були опубліковані на платформі arXiv у вигляді препринту (doi:10.48550/arXiv.2611.08104), проте стаття ще не пройшла незалежного рецензування. У майбутньому планується вдосконалення експериментальної установки та використання квантової заплутаності, що може ще більше підвищити точність вимірювань.

Цей прорив у квантовій механіці може мати значні наслідки для розвитку технологій, пов'язаних із квантовими вимірюваннями. Підвищення точності вимірювань може відкрити нові можливості у дослідженнях фундаментальних фізичних явищ, а також покращити функціонування існуючих технологій, таких як гравітаційні детектори та системи навігації. Важливість цих досліджень підкреслює потребу у подальшій перевірці та вдосконаленні нової методики, що може сприяти її впровадженню у практику.

Цей успіх у підвищенні точності квантових вимірювань відкриває нові горизонти для подальших досліджень у галузі квантової механіки. Наприклад, недавнє вдосконалення методів зчитування інформації з кубітів з точністю до 99,85% може стати важливим кроком у розвитку квантових технологій, що, безумовно, варте уваги.