Ученые обошли принцип неопределенности Гейзенберга для создания сверхчувствительных датчиков

Физики из Австралии и Великобритании экспериментально продемонстрировали, как можно «перераспределить» квантовую неопределенность, чтобы одновременно точно измерить положение и импульс частицы — то, что ранее считалось невозможным согласно принципу неопределенности Гейзенберга.

Исследование, опубликованное 24 сентября в журнале Science Advances, проводилось под руководством доктора Тингрэя Тана из Сиднейского университета. Ученые использовали подход, первоначально разработанный для квантовых компьютеров с коррекцией ошибок.

«Представьте неопределенность как воздух в шарике. Вы не можете убрать его, не лопнув шарик, но можете сжать и переместить. Именно это мы и сделали — переместили неизбежную квантовую неопределенность в те параметры, которые нам не важны, чтобы точнее измерить то, что нас интересует», — пояснил доктор Тан.

Эксперимент проводился на захваченном ионе, чьи колебания аналогичны движению маятника. Подготовив ион в специальных «сеточных состояниях», ученые смогли одновременно измерить и положение, и импульс с точностью, превышающей «стандартный квантовый предел».

«Мы не нарушили принцип Гейзенберга. Наша схема полностью работает в рамках квантовой механики, но оптимизирована для измерения слабых сигналов», — отметил соавтор работы доктор Бен Барагола из RMIT University.

Эта технология может лечь в основу сверхчувствительных квантовых сенсоров для навигации без GPS (под водой, в космосе), медицинской визуализации и фундаментальных исследований.