Száz éve lehetetlennek hitt fizikai tilalmat játszottak ki, így járt túl rajtuk Heisenberg

Hogyan trükköztek a bizonytalansággal?

A tudósok egy lufi példáján keresztül világítják meg új módszerüket: a kvantumbizonytalanság olyan, mint a levegő a lufiban. Nem lehet eltüntetni, de eltolható oda, ahol kevésbé számít, így a lényeges, apró részletek sokkal nagyobb pontossággal mérhetővé válnak. Emellett egy analóg óra mutatóit is előhozzák: ha csak az óramutatót látod, az órát pontosan tudod leolvasni, a perceket kevésbé; ha csak a percmutatót látod, a percek pontosak, de az óra értéke elveszik. A lényeg tehát az, hogy globális információról mondanak le, de a részletekben, a kis elmozdulásokban soha nem látott érzékenységet nyernek.

Új protokoll, régi MI-eszközök

A most először kísérletileg megvalósított megoldás előzményeit már egy 2017-es tanulmányban lefektették, amelyhez a kutatók a hibajavított kvantumszámítógépekhez fejlesztett állapotokat vettek kölcsön. Egyetlen csapdázott ion vibrációját, kvantumos inga mozgását vizsgálták, úgynevezett rácsállapotba rendezve – ez lehetővé tette, hogy a részecske pozícióját és lendületét a klasszikus szenzorokra jellemző „standard kvantumkorlátot” meghaladó pontossággal mérjék egyszerre.

Különösen fontos hangsúlyozni, hogy a módszer teljes mértékben a kvantummechanika szabályain belül marad. Nem „szegi meg” a Heisenbergi elvet, hanem egyszerűen a bizonytalanságot olyan tartományokba tolja át, ahol az nem lényeges.

Forradalom jöhet a szenzoroknál

Mindezek ellenére a fejlesztés jelentős hatású lehet: a szenzorok érzékenysége döntő szerepű a tudományban, legyen szó orvosi képalkotásról, anyagkutatásról, gravitációs rendszerek feltérképezéséről, de még GPS nélküli navigációról is. Az ultramodern kvantumszenzorok révén ezekben mindeddig elérhetetlen pontosság válhat elérhetővé.

Összefoglalva, bár a technika egyelőre csak laboratóriumi szinten létezik, hatalmas új lehetőséget kínál a kvantumszenzorika számára; nem helyettesíti, hanem kiegészíti a már meglévő mérési protokollokat – éppúgy, ahogy az atomi pontosságú órák forradalmasították a telekommunikációt és a navigációt (lásd: Pontosság bűvöletében – Accuracy, a film eredeti címe).

Nemzetközi összefogás diadala

A kutatás sikere több intézmény elméleti és kísérleti szakembereit egyesítette. A munkacsoport szerint az eredmény élő példája annak, mekkora erő rejlik a nemzetközi összefogásban, amikor a felfedezés hajtóereje a közös tudás és az együttműködés.

2025, adminboss, www.sciencedaily.com alapján