Насколько слабые сигналы вы можете измерить?Согласно принципу неопределенности Гейзенберга в квантовой механике, наблюдатель не может одновременно получить точную информацию о положении и импульсе частицы. Этот принцип устанавливает фундаментальный предел для любого измерения.
В квантовой механике даже свет или, в более общем смысле, электромагнитные волны могут быть представлены частицами, фотонами, и поэтому их обнаружение зависит от принципа неопределенности. Без каких-либо неопределенностей можно было бы измерить даже самые слабые сигналы, и, например, сеть мобильной связи могла бы работать в любой точке мира с единственной точкой доступа.
Для радио- и микроволн, используемых в электросвязи, погрешности измерения возникают из-за технических недостатков. Они накладывают гораздо более серьезные ограничения на измерение сигналов, чем квантовый предел.
Однако квантовый предел микроволновых измерений до сих пор был достигнут со сверхпроводящими схемами, используемыми в квантовых вычислениях. В более ранних исследованиях группы Аалто и Ювяскюля вплотную подошли к этому, объединив микроволновые резонаторы с вибрирующими нанобарабанами.К квантовому пределу и за его пределы с нанобарабанамиГруппы используют новую технику, чтобы управлять своими нанобарабанами, чтобы осуществить измерение, которое даже выходит за пределы квантового предела.
Для частицы это было бы возможно, если измерить только ее положение или импульс и полностью отбросить информацию о другом свойстве. «Для световой волны доступ только к части волны и отбрасывание информации в другой части реализует аналогичное измерение», — объясняет Каспар Окелоен-Корппи, который проводил измерения с использованием нанобарабанов.Исследовательские группы запатентовали схему измерения.
Профессор Мика Силланпаа, возглавляющий исследование, выделяет возможные области применения: «Его можно использовать для доступа к крошечным сигналам, например, в квантовых вычислениях и, возможно, также для измерения гравитационных волн».Помимо Окелоен-Корппи и Силланпаа, в исследовательскую группу входили Юха-Матти Пирккалайнен, Эрно Дамскагг, Теро Хейккила и Франческо Массель.
Работа проводилась в Центре передового опыта по низкотемпературным квантовым явлениям и устройствам Финской академии, а также частично финансировалась Европейским исследовательским советом.