Wspomniane zjawiska kwantowe mogą mieć postać na przykład splątania bądź superpozycji. Z ich udziałem naukowcy zyskują możliwość prowadzenia bardziej czułych i dokładnych pomiarów, co przynosi im szereg korzyści. Praktyczne zastosowania takiej strategii obejmują między innymi projektowanie czujników kwantowych i detektorów grawitacyjnych.
Czytaj też: Kwantowy fenomen pozwala dostrzec to, czego praktycznie nie widać. Jest jak światełko w tunelu
O tym, co dokładnie zrobili autorzy ostatniego przełomu, możemy dowiedzieć się z ich artykułu zamieszczonego w Physical Review Letters. Udało im się przekroczyć tzw. standardowy limit kwantowy i osiągnąć ostateczny limit Heisenberga. Zwykle do realizacji tego celu potrzebne są wysoce splątane stany kwantowe, ale ich wytworzenie i utrzymanie stanowi wielkie wyzwanie ze względu na zakłócenia z otoczenia.
Rozwiązanie, na które postawili naukowcy z National University of Singapore wykorzystuje tzw. metrologię kwantową. Jej efekty są naprawdę imponujące
Kluczem do sukcesu w przypadku ostatnich działań była autorska strategia. Oparta na dynamice rezonansu kwantowego w okresowo napędzanym układzie spinowym, umożliwia nieco odmienne podejście do tytułowego wyzwania. Zamiast zaczynać od wysoce splątanego stanu, protokół wdrożony przez członków zespołu badawczego rozpoczynał się od spójnego stanu spinowego. Z czasem wyewoluował w kierunku silnie splątanych stanów kodujących informacje kwantowe. Przy udziale rezonansu układ powrócił do pierwotnego spójnego stanu, co pozwoliło między innymi na odczyt zawartych informacji.
Najważniejszym wnioskiem wyciągniętym przez autorów było to, że uzyskali wysoką precyzję pomiaru, zbliżając się do limitu wyznaczonego przez Heisenberga. Zastosowana strategia okazuje się lepsza od wcześniejszych, ponieważ umożliwia szybsze i dokładniejsze odczytywanie informacji kwantowych, bez większych obaw o zakłócenia. To bardzo ważna informacja w kontekście dalszej przyszłości metrologii kwantowej.
Czytaj też: IBM tworzy komputer kwantowy odporny na błędy. Na ten przełom czekaliśmy od lat!
Co istotne, pomysł naukowców z Singapuru udało się zrealizować z wykorzystaniem dostępnego sprzętu kwantowego, między innymi platform opartych na uwięzionych jonach. Fizycy dokonali tego poprzez dostrajanie parametrów operacyjnych. To z kolei prowadzi do konkluzji, jakoby możliwe były wysoce precyzyjne pomiary kwantowe bez oczekiwania na rewolucję sprzętową. Kolejnym krokiem będzie praktyczne wykorzystanie tej technologii.