Griffith -præcisionsmåling tager det til det yderste

Griffith University forskere har demonstreret en procedure til at foretage præcise målinger af hastighed, acceleration, materialeegenskaber og endda tyngdekraftsbølger mulige, nærmer sig den ultimative følsomhed, der er tilladt ved love i kvantefysikken.

Udgivet i Naturkommunikation , arbejdet så Griffith -teamet, ledet af professor Geoff Pryde, arbejder med fotoner (enkeltpartikler af lys) og bruger dem til at måle den ekstra afstand, som lysstrålen tilbagelægger, sammenlignet med partnerens referencestråle, da den gik gennem prøven, der blev målt - en tynd krystal.

Forskerne kombinerede tre teknikker - sammenfiltring (en slags kvanteforbindelse, der kan eksistere mellem fotonerne), sender bjælkerne frem og tilbage langs målebanen, og en specialdesignet detektionsteknik.

"Hver gang en foton passerer gennem prøven, det foretager en slags minimåling. Den samlede måling er kombinationen af ​​alle disse mini-målinger, "sagde Griffiths Dr. Sergei Slussarenko, der havde tilsyn med forsøget. "Jo flere gange fotoner passerer, jo mere præcis bliver målingen.

"Vores skema vil tjene som en plan for værktøjer, der kan måle fysiske parametre med præcision, som bogstaveligt talt er umulig at opnå med de almindelige måleenheder.

Hovedforfatter til papiret Dr. Shakib Daryanoosh sagde, at denne metode kan bruges til at undersøge og måle andre kvantesystemer.

"Disse kan være meget skrøbelige, og hver sondefoton, vi sender den, ville forstyrre den. I dette tilfælde, ved hjælp af få fotoner, men på den mest effektive måde er kritisk, og vores skema viser, hvordan man gør det, " han sagde.

Mens en strategi er bare at bruge så mange fotoner som muligt, det er ikke nok til at nå den ultimative ydelse. For det, det er nødvendigt også at udtrække den maksimale mængde måleinformation pr. fotonpas, og det er hvad Griffith -eksperimentet har opnået, kommer langt tættere på den såkaldte Heisenberg-præcisionsgrænse end noget lignende eksperiment.

Den resterende fejl skyldes eksperimentel ufuldkommenhed, som ordningen designet af Dr. Daryanoosh og professor Howard Wiseman, er i stand til at opnå den nøjagtige Heisenberg -grænse, i teorien.

"Den virkelig fine ting ved denne teknik er, at den fungerer, selvom du ikke har et godt startgæt til målingen, "Professor Wiseman sagde." Tidligere arbejde har for det meste fokuseret meget på den sag, hvor det er muligt at lave en meget god starttilnærmelse, men det er ikke altid muligt. "

Der kræves et par ekstra trin, før denne demonstration af princippet kan udnyttes uden for laboratoriet.

Det er ikke enkelt at producere sammenfiltrede fotoner med den nuværende teknologi, og det betyder, at det stadig er meget lettere at bruge mange fotoner ineffektivt, frem for hvert sæt sammenfiltrede fotoner på den bedst mulige måde.

Imidlertid, ifølge holdet, ideerne bag denne tilgang kan finde umiddelbare anvendelser inden for kvanteberegningsalgoritmer og forskning inden for grundvidenskab.

Ordningen kan i sidste ende udvides til et større antal sammenfiltrede fotoner, hvor forskellen mellem Heisenberg -grænsen og den normalt opnåelige grænse er mere signifikant.