Moduláris mérés: a trükk lényege
Érdemes kiemelni, hogy a kutatók nem magát a helyet és lendületet mérték közvetlenül, hanem úgynevezett moduláris mennyiségeket – ezek a változások relatív eltolódását rögzítik egy meghatározott skálán belül, anélkül hogy az abszolút értékeket meghatároznák. Egy szemléletes példa: ha egy vonalzón mérsz, klasszikusan fontos, hány centiméternél jársz, és azon belül hány milliméterrel vagy arrébb. Moduláris mérésnél csak az eltolódás utolsó egysége számít, az összes korábbi egész centimétert egyszerűen figyelmen kívül hagyják. Így bár az információ egy részéről lemondanak, a számukra fontos eltolódást jóval pontosabban mérhetik.
Laboratóriumi bravúr egyetlen atomból
A módszert egy csapdázott ionnal (pozitívan töltött atommal), gondosan hangolt lézerek segítségével tudták megvalósítani. Az iont úgynevezett rácsállapotba hozták: ilyenkor a kvantumhullámfüggvénye szabályos, oszlopos eloszlású – akárcsak a vonalzó beosztásai. Az eloszlás csúcsai szolgálnak referenciapontként: ha külső erő hat a részecskére, az egész rács kissé eltolódik, amit rendkívül pontosan tudnak érzékelni.
A kísérlet során 10 yoctonewton (kb. 10⁻²³ newton) nagyságú erőt mértek. Ez körülbelül 21 nagyságrenddel kisebb, mint amit egy átlagos emberi test súlya jelent az asztalra nehezedve. Bár nem világrekord a mért érték, kiemelendő, hogy ilyen érzékenységet csupán egyetlen atomból álló, viszonylag egyszerű berendezéssel tudtak elérni. Míg mások csak jóval nagyobb, drágább eszközökkel érnek el hasonló érzékenységet, itt a megoldás olcsóbb és könnyebben skálázható.
Mire jó mindez?
A mesterséges intelligencián alapuló kvantumérzékelők nagy jövő előtt állnak. Az ultrakifinomult méréstechnika révén jelentősen pontosabb navigáció válhat elérhetővé például olyan helyeken, ahol a GPS-jelek nem foghatók: föld alatt, víz alatt vagy akár az űrben. Ugyanez a módszer forradalmasíthatja a biológiai és orvosi képalkotást is, ahogyan az atomi órák is átalakították a navigációt és a távközlést.
