Удаленные запутанные атомы, действующие как один датчик, демонстрируют потрясающую точность
Исследователи впервые использовали квантовую запутанность между разделенными в пространстве атомами для одновременного и более точного измерения физических величин, что открывает путь к улучшению атомных часов и гравиметров
Короткое резюме
Ученые из Университета Базеля и Лаборатории Кастлера Броссель экспериментально доказали, что квантово запутанные атомы, разделенные на несколько пространственно разнесенных облаков, могут действовать как единый сверхточный сенсор для измерения электромагнитных полей. Этот метод позволяет измерять несколько физических параметров одновременно с точностью, недостижимой для классических методов или систем, где все запутанные частицы находятся в одном месте.
В основе метода лежит феномен квантовой запутанности (парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена), при котором состояния частиц остаются взаимосвязанными на любом расстоянии. Исследователи сначала запутали спины атомов в одном облаке, а затем разделили его на три части, сохранив между ними квантовую связь. Это позволило с минимальным количеством измерений определить пространственное распределение электромагнитного поля, уменьшив квантовую неопределенность и нивелировав помехи, одинаково влияющие на все атомы.
Новая методика имеет прямое практическое применение. Она может быть интегрирована в оптические решёточные часы для снижения ошибок, связанных с распределением атомов в лазерной решётке, что повысит точность хода времени. Кроме того, метод улучшит точность атомных интерферометров и гравиметров, используемых для измерения гравитационного ускорения Земли и его пространственных вариаций.
Запутанность на расстоянии как инструмент
Впервые продемонстрировано практическое использование квантовой запутанности между пространственно разделенными системами (атомными облаками) для прецизионных измерений
Повышение точности измерений
Метод позволяет измерять пространственную структуру полей (например, электромагнитных) с более высокой точностью, чем традиционные подходы, за счет снижения квантовой неопределенности
Новый теоретический и экспериментальный прорыв
Работа предоставила как экспериментальную реализацию, так и необходимый теоретический каркас для квантовых измерений с разделенными запутанными облаками, чего ранее не существовало
Прямое применение в существующих технологиях
Протоколы измерений могут быть напрямую применены для модернизации таких устройств, как оптические решёточные часы и атомные гравиметры, для повышения их точности
Текст сгенерирован с использованием ИИ
