Onderzoekers van de Griffith University hebben een procedure gedemonstreerd voor het maken van nauwkeurige metingen van snelheid, versnelling, materiaaleigenschappen en zelfs zwaartekrachtgolven mogelijk, het naderen van de ultieme gevoeligheid toegestaan ​​door wetten van de kwantumfysica.

Gepubliceerd in Natuurcommunicatie , het werk zag het Griffith-team, onder leiding van professor Geoff Pryde, werken met fotonen (enkele lichtdeeltjes) en ze gebruiken om de extra afstand te meten die de lichtstraal aflegt, vergeleken met zijn partnerreferentiestraal, terwijl het door het te meten monster ging - een dun kristal.

De onderzoekers combineerden drie technieken:verstrengeling (een soort kwantumverbinding die tussen de fotonen kan bestaan), het heen en weer laten gaan van de stralen langs het meetpad, en een speciaal ontworpen detectietechniek.

"Elke keer dat een foton door het monster gaat, het maakt een soort mini-meting. De totale meting is de combinatie van al deze mini-metingen, " zei Dr. Sergei Slussarenko van Griffith, die het experiment begeleidde. "Hoe vaker de fotonen passeren, hoe nauwkeuriger de meting wordt.

"Ons schema zal dienen als een blauwdruk voor tools die fysieke parameters kunnen meten met een precisie die letterlijk onmogelijk te bereiken is met de gebruikelijke meetapparatuur.

Hoofdauteur van het artikel Dr. Shakib Daryanoosh zei dat deze methode kan worden gebruikt om andere kwantumsystemen te onderzoeken en te meten.

"Deze kunnen erg kwetsbaar zijn, en elk sondefoton dat we sturen zou het verstoren. In dit geval, het gebruik van weinig fotonen maar op de meest efficiënte manier is van cruciaal belang en ons schema laat zien hoe je dat precies doet, " hij zei.

Terwijl een strategie is om gewoon zoveel mogelijk fotonen te gebruiken, dat is niet genoeg om de ultieme prestatie te bereiken. Daarom, het is noodzakelijk om ook de maximale hoeveelheid meetinformatie per fotonpassage te extraheren, en dat is wat het Griffith-experiment heeft bereikt, veel dichter bij de zogenaamde Heisenberg-precisiegrens komt dan enig vergelijkbaar experiment.

De resterende fout is te wijten aan experimentele imperfectie, zoals het schema ontworpen door Dr. Daryanoosh en professor Howard Wiseman, in staat is om de exacte Heisenberg-limiet te bereiken, in theorie.

"Het leuke van deze techniek is dat het werkt, zelfs als je geen goede beginschatting hebt voor de meting, " Prof. Wiseman zei. "Eerder werk was vooral gericht op het geval waar het mogelijk is om een ​​zeer goede startbenadering te maken, maar dat is niet altijd mogelijk."

Er zijn een paar extra stappen nodig voordat deze proof-of-principle-demonstratie buiten het lab kan worden ingezet.

Het produceren van verstrengelde fotonen is niet eenvoudig met de huidige technologie, en dit betekent dat het nog steeds veel gemakkelijker is om veel fotonen inefficiënt te gebruiken, in plaats van elke set verstrengelde fotonen op de best mogelijke manier.

Echter, volgens de ploeg de ideeën achter deze benadering kunnen onmiddellijk worden toegepast in algoritmen voor kwantumcomputers en onderzoek in de fundamentele wetenschap.

Het schema kan uiteindelijk worden uitgebreid tot een groter aantal verstrengelde fotonen, waar het verschil van de Heisenberg-limiet boven de gewoonlijk haalbare limiet groter is.