Поделиться
Отредактировано: Irena I
Werner Heisenberg developed the Uncertainty Principle in 1927. It states that the position and the velocity of an object cannot both be measured exactly at the same time. With high certainty on the position (Δx small) then you very high uncertainty on the momentum (Δp large)
Исследователи из Университета Сиднея и Университета RMIT разработали новаторский подход к квантовым измерениям, который позволяет одновременно точно определять положение и импульс частицы, эффективно перераспределяя неопределенность. Эта работа, опубликованная 24 сентября 2025 года в журнальном издании Science Advances, открывает новые горизонты в области сверхточных квантовых датчиков.
Принцип неопределенности Гейзенберга традиционно ограничивает возможность одновременного точного знания положения и импульса частицы. Новая методика использует «сетчатые состояния» (grid states), разработанные для квантовых вычислений с коррекцией ошибок. Это позволило ученым измерять неопределенности, соответствующие половине нанометра, и силы на уровне йоктоньютонов (триллионных долей ньютона) – чувствительность, сопоставимую с обнаружением веса примерно 30 молекул кислорода.
Ранее, в 2014 году, исследователи из Беркли измерили силу в 42 йоктоньютона, используя оптическую ловушку для сверххолодных атомов, что на тот момент было наименьшей измеряемой силой. Возможность измерять чрезвычайно малые сигналы с высокой точностью имеет далеко идущие последствия. Гравитационно-волновые обсерватории, такие как LIGO, которые регистрируют космические события вроде слияния черных дыр, могут значительно выиграть от этой технологии.
Усовершенствованные квантовые датчики также найдут применение в навигации (особенно в условиях отсутствия GPS), медицинской визуализации, мониторинге материалов и астрофизике. Международное сотрудничество, такое как программа QuantERA, подчеркивает важность глобальных партнерств для ускорения прогресса в квантовых технологиях. Этот прорыв является значительным шагом вперед в науке квантовых измерений, предлагая новую основу для будущих сенсорных технологий.
Хотя эксперимент пока ограничен лабораторными условиями, он демонстрирует потенциал для создания сверхчувствительных квантовых датчиков с широким спектром применения в науке и технике. Исследование является результатом совместной работы экспериментаторов из Университета Сиднея и теоретиков из RMIT, Университета Мельбурна, Университета Маккуори и Бристольского университета, что подчеркивает ценность межинституциональных и трансграничных партнерств в продвижении глобального квантового исследовательского сообщества.
The Conversation
The Quantum Insider
