Een onderzoeksteam is erin geslaagd een gedistribueerde kwantumsensor te implementeren die met weinig middelen meerdere ruimtelijk verdeelde fysieke grootheden kan meten met hoge precisie voorbij de standaard kwantumlimiet. Hun bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications .

Het delen van de exacte tijd tussen verre locaties wordt steeds belangrijker op alle gebieden van ons leven, inclusief financiën, telecommunicatie, beveiliging en andere gebieden die verbeterde nauwkeurigheid en precisie vereisen bij het verzenden en ontvangen van gegevens.

Kwantumverschijnselen zoals superpositie en verstrengeling kunnen worden gebruikt om de tijd van verschillende klokken in twee verre ruimtes nauwkeuriger te meten. Op dezelfde manier kunt u, als u twee fysieke grootheden heeft, één in Seoul en één in Busan, de verstrengelingstoestand in Seoul en Busan delen en vervolgens de twee fysieke grootheden tegelijkertijd met grotere precisie meten dan wanneer u de fysieke grootheden in Seoul en Busan afzonderlijk meet. .

De verwachting is dat kwantumsensoren ultraprecieze metingen mogelijk zullen maken die met klassieke sensoren niet mogelijk zijn, en 'gedistribueerde kwantumsensoren' zijn systemen die gedistribueerde meerdere parameters over een groot gebied met hogere precisie kunnen meten dan conventionele sensoren.

Een onderzoeksteam van het Korea Institute of Science and Technology (KIST) heeft experimenteel aangetoond dat gedistribueerde kwantumdetectiesystemen kunnen worden gebruikt om verschijnselen te meten met de hoogst haalbare precisie met de kwantummechanica in situaties waarin de te meten objecten over een groot gebied zijn verspreid.

Het team genereerde experimenteel een gesuperponeerde maximale verstrengelingstoestand die tegelijkertijd bestaat in vier ruimtes ver weg van de Bell-toestand, een kwantumverstrengelingstoestand, en paste deze toe om de Heisenberg-limiet te bereiken, de limiet van kwantummechanische precisie.

"We kijken ernaar uit om uit te breiden naar praktische technologieën zoals mondiale tijdsynchronisatie en ultramicroscopische kankerdetectie door te pionieren met de kernbrontechnologie voor gedistribueerde kwantumdetectie, die metingen mogelijk maakt die verder gaan dan de standaard kwantumlimiet met weinig middelen", aldus Dr. Hyang-Tag Lim van KIST, die het onderzoek leidde.

Dr. Hyang-Tag Lim en zijn team bij het Center for Quantum Information werkten aan dit onderzoek in samenwerking met toonaangevende binnenlandse en internationale onderzoeksinstituten zoals Chung-Ang University, het Korea Research Institute of Standards and Science (KRISS), het Agency for Defensieontwikkeling (ADD) en het Oak Ridge National Laboratory (ORNL).

Meer informatie: Dong-Hyun Kim et al, Gedistribueerde kwantumdetectie van meerdere fasen met minder fotonen, Natuurcommunicatie (2024). DOI:10,1038/s41467-023-44204-z

Journaalinformatie: Natuurcommunicatie

Geleverd door de Nationale Onderzoeksraad voor Wetenschap en Technologie