Физики нашли способ обойти принцип неопределенности Гейзенберга
Международная команда физиков разработала метод, позволяющий, как они утверждают, «обойти» принцип неопределенности Гейзенберга — фундаментальное правило квантовой механики, которое постулирует невозможность одновременного точного измерения положения и импульса частицы. В ходе новаторского эксперимента исследователи продемонстрировали способ перераспределения квантовой неопределенности, что позволило им с высокой точностью измерить крошечные изменения в положении и импульсе частицы одновременно, превзойдя так называемый стандартный квантовый предел. Этот предел считается максимально возможной точностью для классических, неквантовых датчиков.
Важно подчеркнуть, что ученые не нарушили сам принцип неопределенности. Как объяснил соавтор работы доктор Бен Барагола из Технологического университета RMIT, их протокол полностью работает в рамках законов квантовой механики. Руководитель исследования доктор Тингрэй Тан из Сиднейского университета предложил аналогию с воздухом внутри воздушного шара: нельзя убрать воздух, не лопнув шар, но можно его сжать и переместить. Таким же образом ученые «переместили» неизбежную квантовую неопределенность в те аспекты системы, которые не важны для измерений, что позволило с высокой точностью измерить нужные параметры.
Эксперимент, детали которого опубликованы в журнале , был построен на основе предыдущих работ по квантовым вычислениям с коррекцией ошибок. Исследователи использовали «сеточные состояния» для иона, удерживаемого в ловушке, что позволило достичь беспрецедентной чувствительности измерений. Как отметил соавтор профессор Николя Меникуччи, идеи, изначально созданные для квантовых компьютеров, были перепрофилированы для создания сенсоров, способных улавливать крайне слабые сигналы.
Потенциальные применения этой технологии охватывают области, где требуется высочайшая точность измерений: навигация в условиях отсутствия GPS (например, под водой, под землей или в дальнем космосе), медицинская визуализация, мониторинг материалов и гравитационные измерения. Хотя метод пока остается лабораторной разработкой, ученые полагают, что он может стать мощным инструментом в арсенале квантовых сенсоров и открыть путь для новых технологических прорывов.