Naukowcy z Uniwersytetu w Sydney i Uniwersytetu RMIT dokonali znaczącego postępu w dziedzinie pomiarów kwantowych, opracowując innowacyjne podejście, które pozwala na jednoczesne precyzyjne określenie położenia i pędu cząstki. Badania te, opublikowane w "Science Advances" 24 września 2025 roku, skutecznie redystrybuują nieoznaczoność, omijając tradycyjne ograniczenia narzucane przez zasadę nieoznaczoności Heisenberga. Zasada ta, sformułowana w 1927 roku, stanowi fundamentalne ograniczenie dla jednoczesnego dokładnego poznania położenia i pędu cząstki subatomowej. Tradycyjnie, im dokładniej mierzymy położenie, tym większa niepewność pojawia się w pomiarze pędu i odwrotnie.
Nowa metoda polega na przeniesieniu nieoznaczoności do mniej krytycznych aspektów pomiaru, co pozwala na zwiększenie precyzji w wykrywaniu nawet najmniejszych zmian zarówno w położeniu, jak i pędzie. Zespół badawczy wykorzystał tzw. "stany siatkowe" (grid states), zaawansowane stany kwantowe pierwotnie opracowane dla obliczeń kwantowych odpornych na błędy. Dzięki temu udało się osiągnąć pomiary nieoznaczoności odpowiadające zaledwie pół nanometra, a także sił rzędu joktonewtonów (10^-21 N). Siła ta jest porównywalna z wykryciem ciężaru około 30 cząsteczek tlenu, co otwiera nowe możliwości w zakresie detekcji ekstremalnie małych sygnałów.
Potencjalne zastosowania tego przełomu są ogromne. Możliwość precyzyjnego pomiaru niezwykle małych sygnałów może zrewolucjonizować wiele dziedzin. Obserwatoria fal grawitacyjnych, które wykrywają kosmiczne zdarzenia takie jak zderzenia czarnych dziur, mogą znacząco skorzystać z tej technologii. Nowe podejście może również umożliwić rozwój ultra-czułych czujników kwantowych do nawigacji (szczególnie w warunkach braku sygnału GPS), zaawansowanego obrazowania medycznego, monitorowania materiałów i astrofizyki.
Badania te stanowią znaczący krok naprzód w nauce o pomiarach kwantowych, oferując nowe ramy dla przyszłych technologii sensorycznych wymagających wykrywania subtelnych sygnałów. Choć eksperyment jest obecnie ograniczony do warunków laboratoryjnych, pokazuje potencjał rozwoju ultra-czułych czujników kwantowych o szerokim spektrum zastosowań w nauce i technologii. Projekt był owocem współpracy między eksperymentatorami z Uniwersytetu w Sydney a teoretykami z RMIT University, Uniwersytetu w Melbourne, Macquarie University i Uniwersytetu w Bristolu. Międzynarodowy charakter tego przedsięwzięcia podkreśla wartość partnerstw międzyinstytucjonalnych i transgranicznych, które przyspieszają postęp i wzmacniają globalną społeczność badawczą w dziedzinie kwantowej. W miarę ewolucji technologii czujników kwantowych, to odkrycie toruje drogę dla następnej generacji ultraprecyzyjnych sensorów, mając potencjał do transformacji naszego rozumienia i pomiarów świata kwantowego.