Ученые нашли, что физическое свойство, называемое “квантовой отрицательностью”, быть может применено для наиболее четких измерений всего – от молекулярных расстояний до гравитационных волн.
Исследователи из Кембриджского института, Гарварда и Массачусетского технологического института проявили, что квантовые частички могут нести огромное количество инфы о вещах, с которыми они вели взаимодействие. Результаты, размещенные в журнальчике Nature Communications, могут дозволить проводить еще наиболее четкие измерения и применять новейшие технологии, такие как сверхточные микроскопы и квантовые компы.
Метрология – это наука о оценках и измерениях. Буквально так же, как квантовые компы, как ожидается, революционизируют метод выполнения сложных вычислений, квантовая метрология, используя странноватое поведение субатомных частиц, может революционизировать метод измерения вещей.
Мы привыкли иметь дело с вероятностями, которые варьируются от 0% (никогда не случается) до 100% (постоянно случается). Но для разъяснения результатов квантового мира понятие вероятности нужно расширить, включив в него так именуемую квази-вероятность, которая быть может отрицательной.
Эта квази-вероятность дозволяет разъяснить квантовые концепции, такие как “стршное действие на расстоянии” Эйнштейна и корпускулярно-волновой дуализм на интуитивном математическом языке. К примеру, возможность того, что атом находится в определенном положении и движется с определенной скоростью, быть может отрицательным числом, к примеру -5%.
Опыт, разъяснение которого просит отрицательных вероятностей, как молвят, владеет “квантовой отрицательностью”. Сейчас ученые обосновали, что эта квантовая отрицательность может посодействовать проводить наиболее четкие измерения.
Вся метрология нуждается в зондах, которые могут быть ординарными весами либо указателями температуры. Но в современной метрологии зонды представляют собой квантовые частички, которыми можно управлять на субатомном уровне. Эти квантовые частички сделаны для взаимодействия с измеряемой вещью. Потом частички анализируются детекторным устройством.
На теоретическом уровне, чем больше число зондирующих частиц, тем больше инфы будет доступно устройству обнаружения. Но на практике существует ограничение на скорость, с которой детекторные устройства могут рассматривать частички.
Смотрите такжеКвантовая физика
Как идут глобальные часы Вселенной?
14.07.2020Оптика и фотоника
Стршное действие на расстоянии продемонстрировано на спутнике SpooQy-1
26.06.2020
То же самое правильно и в ежедневной жизни: надев солнцезащитные очки можно отфильтровать излишний свет и сделать лучше зрение. Но есть предел тому, как фильтрация может сделать лучше наше зрение – наличие очень черных солнцезащитных очков вредоносно.
“Мы адаптировали инструменты из обычной теории инфы к квази-вероятностям и проявили, что фильтрация квантовых частиц может конденсировать информацию из миллиона частиц в одну”, – молвят ученые.
-Это значит, что устройства обнаружения могут работать с безупречной скоростью потока, получая информацию, подобающую еще наиболее высочайшим скоростям. Это запрещено в согласовании с обычной теорией вероятности, но квантовая отрицательность делает это вероятным.”
Экспериментальная группа в Институте Торонто уже приступила к разработке технологии использования этих новейших теоретических результатов. Их цель – сделать квантовое устройство, которое употребляет однофотонный лазерный луч для обеспечения неописуемо четких измерений оптических компонент. Такие измерения имеют решающее значение для сотворения передовых новейших технологий, таковых как фотонные квантовые компы.
Квантовая метрология может сделать лучше измерения таковых вещей, как расстояния, углы, температуры и магнитные поля. Эти наиболее четкие измерения могут привести к наиболее совершенным и резвым технологиям, также наилучшим ресурсам для исследования базовой физики и улучшения нашего осознания Вселенной.
К примеру, почти все технологии полагаются на четкое сглаживание компонент либо способность ощущать маленькие конфигурации в электронных либо магнитных полях. Наиболее высочайшая точность в сглаживании зеркал может дозволить получить наиболее четкие микроскопы либо телескопы, а наилучшие методы измерения магнитного поля Земли могут привести к улучшению навигационных инструментов.
Квантовая метрология в истинное время употребляется для увеличения точности обнаружения гравитационных волн. Но для большинства применений квантовая метрология была очень дорогой и недосягаемой при помощи современных технологий. Не так давно размещенные результаты дают наиболее дешевенький метод проведения квантовой метрологии.
“Квантовая физика улучшает метрологию, вычислительную технику, тайнописью и почти все другое, но обосновать это довольно тяжело. Мы проявили, что квантовая физика дозволяет нам извлекать из тестов больше инфы, чем мы могли бы извлечь из традиционной физики. Ключом к подтверждению является квантовая версия вероятностей – математические объекты, которые похожи на вероятности, но могут принимать отрицательные и мистические значения”, – молвят исследователи.
Источник: