Onderzoekers van Paderborn University hebben een nieuwe methode voor afstandsmeting ontwikkeld voor systemen als GPS, die nauwkeurigere resultaten oplevert dan ooit tevoren. Met behulp van kwantumfysica, het team onder leiding van Leibniz-prijswinnaar professor Christine Silberhorn heeft met succes de zogenaamde resolutielimiet overwonnen, die de 'ruis' veroorzaakt die we op foto's kunnen zien, bijvoorbeeld. Hun bevindingen zijn zojuist gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Fysieke beoordeling X Quantum ( PRX Quantum ).

Natuurkundige Dr. Benjamin Brecht legt het probleem van de resolutielimiet uit:"Bij laserafstandsmetingen registreert een detector twee lichtpulsen van verschillende intensiteit met een tijdsverschil. Hoe nauwkeuriger de tijdmeting is, hoe nauwkeuriger de afstand kan worden bepaald. Ervoor zorgen dat de tijdsscheiding tussen de pulsen groter is dan de lengte van de pulsen, dit werkt goed." Er ontstaan ​​problemen, echter, zoals Brecht uitlegt, als de pulsen elkaar overlappen:"Dan kun je het tijdsverschil niet meer meten met conventionele methoden. Dit staat bekend als de 'resolutielimiet' en is een bekend effect in foto's. Heel kleine structuren of texturen zijn niet meer op te lossen. Dat is hetzelfde probleem - alleen met positie in plaats van tijd."

Nog een uitdaging, volgens Brecht, is om de verschillende intensiteiten van twee lichtpulsen te bepalen, gelijktijdig met hun tijdsverschil en de aankomsttijd. Maar dit is precies wat de onderzoekers zijn gelukt:"met kwantumbeperkte precisie, ", voegt Brecht toe. Door samen te werken met partners uit Tsjechië en Spanje, de natuurkundigen van Paderborn waren zelfs in staat om deze waarden te meten wanneer de pulsen elkaar voor 90 procent overlappen. Brecht zegt:"Dit is ver boven de resolutielimiet. De nauwkeurigheid van de meting is 10, 000 keer beter. Met behulp van methoden uit de kwantuminformatietheorie, we kunnen nieuwe vormen van meten vinden die de beperkingen van gevestigde methoden overwinnen."

Deze bevindingen kunnen in de toekomst aanzienlijke verbeteringen mogelijk maken in de precisie van toepassingen zoals LIDAR, een methode voor optische afstands- en snelheidsmeting, en GPS. Het zal enige tijd duren, echter, voordat deze klaar is voor de markt, wijst Brecht erop.