science >> Wetenschap >  >> Fysica

Quantum-ruisonderdrukkingsmethode voor verbeterde precisie in atoomklokken

Lawaai:het beïnvloedt ons allemaal door ons af te leiden. Ruis komt ook voor op de kwantumschaal en kan b.v. interfereren met de metingen van atomaire fonteinklokken of met de verwerking van kwantuminformatie. Dit komt omdat op die schaal, er zijn effecten die op grotere schaal niet bestaan. Als zodanig, het vinden van manieren om kwantumruis te verminderen, kan de meetprecisie in de bovenstaande voorbeelden verbeteren. Nu een team van natuurkundigen, waaronder Aranya Bhattacherjee van Jawaharlal Nehru University, Nieuw-Delhi, India en collega's onderzoeken manieren om de analyse van kwantumruismeting in het geval van spectroscopisch onderzoek te verbeteren; hun voorlopige bevindingen werden vrijgegeven in een onderzoek in EPJ D .

Deze methode, genaamd atomaire spin knijpen, werkt door de onzekerheid ongelijkmatig te verdelen tussen twee componenten van spin in deze meetsystemen, die op kwantumschaal werken. De spin vertegenwoordigt een vrijheidsgraad van de betrokken kwantumdeeltjes. Dus, de spincomponent met verminderde onzekerheid wordt nauwkeuriger bij het leveren van zijn meting - aangezien de twee omgekeerd gecorreleerd zijn. Mogelijke toepassingen zijn de ontwikkeling van toekomstige kwantumnetwerken.

De kwantummechanische onzekerheid van spin-operators beperkt de meetnauwkeurigheid van spectroscopisch onderzoek. Door de ruis te verminderen, kunnen twee verre objecten, zoals twee atomen die ruimtelijk gescheiden zijn, met elkaar verstrengeld raken. In dit onderzoek, de auteurs ontwikkelen een nieuwe benadering die gebaseerd is op spin-squeeze toestanden en is ontworpen om de reductie van kwantumruis in atomaire systemen die verband houden met de spectroscopische metingen van atoomklokken nauwkeurig te analyseren.

Hun methode omvat het verminderen van de spinfluctuaties in één spincomponent loodrecht op de gemiddelde spinrichting onder de standaard kwantumlimiet. Tot voor kort, het nauwkeurig beschrijven van dergelijke gecompliceerde systemen kon alleen worden gedaan met behulp van numerieke simulaties. Ze laten zien dat deze nieuwe methode betere resultaten oplevert dan de bestaande analysemethoden en uitstekend aansluit bij exacte numerieke technieken.