Физики превзошли стандартный квантовый предел

Физикам из Германии и Италии при помощи сжатого вакуума удалось обойти стандартный квантовый предел — ограничение, налагаемое в квантовой механике на процесс измерения. Посвященный этому препринт исследования опубликован на сайте arXiv.org.

В квантовой механике в процессе измерения какой-либо величины в результате взаимодействия с измеряющим устройством она меняется. Это накладывает ограничения на точность измерения. Например, согласно принципу Гейзенберга, невозможно одновременно точно определить координату и импульс.

В своем исследовании ученые атомный интерферометр Рамсея. Этот прибор предполагает использование представления об атоме как о волне и измеряет разность фаз. Интерферометр включает в себя резонатор, в котором взаимодействие конденсата Бозе-Эйнштейна из десяти тысяч атомов рубидия-87 происходит только на его входе и выходе.

В классическом интерферометре ансамбль атомов должен быть приготовлен только в одном из двух состояний. При этом незадействованное состояние является источником шума. Ученым удалось снизить этот шум. Для этого физики использовали сжатый вакуум, содержащий в среднем 0,75 атома, что позволило улучшить чувствительность измерений на 2,05 децибела. Сжатый вакуум представляет собой состояние с чрезвычайно малым уровнем шума, при котором измеряемое в единицу времени число частиц стремится к постоянному значению при уменьшении времени наблюдения. Ученые надеются использовать результаты исследования в криптографии.