Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Når partikler faller til venstre og høyre samtidig: Fysikere utvikler ny metode for å verifisere kvantesammenheng

Anonim

Det tar bare en liten forstyrrelse for en blyant som står på spissen for å falle i en eller annen retning. I kvanteverdenen er det i prinsippet mulig at partikler av et system faller både til venstre og høyre samtidig. Differensiering av denne "og" tilstanden - kvanteinnblanding av partikler - fra den klassiske "eller" er en eksperimentell utfordring. Forskere fra Heidelberg Universitys Kirchhoff Institute for Physics har nå utviklet en roman og universell metode som muliggjør entanglement verifisering for stater av store atomsystemer. Resultatene av deres forskning innen kvantemetrofi ble publisert i Science.

annonse


I deres eksperimenter brukte teamet med prof. Dr. Markus Oberthaler en klassisk ustabil tilstand av en ultrakold atomgass kjent som et Bose-Einstein-kondensat. Dette kondensatet er en ekstrem aggregert tilstand av et system av uoppdelbare partikler, hvorav de fleste er i samme kvantemekaniske tilstand. Heidelbergforskerne brukte en gass på ca. 500 atomer ved en temperatur på 0.00000001 Kelvin over absolutt null. Etter en kort tid oppstod et system med en høy grad av kvanteforstyrrelser. For å kunne eksperimentelt verifisere denne "og" tilstanden og dens unike kvantemekaniske egenskaper måtte laget lage et stort antall av disse atomsystemene under de samme forholdene og med forskjellige innstillinger for laboratorieoppsettet. "Denne prosessen krevde målinger over flere uker, der fluktuasjonene i magnetfeltet påført måtte være 10.000 ganger mindre enn jordens magnetfelt, " forklarte studiens primære forfatter, Helmut Strobel.

En annen utfordring var å analysere målingene som nødvendiggjorde utviklingen av nye statistiske konsepter. Målet var å trekke ut metrologisk relevant informasjon fra de målte dataene. Denne såkalte Fisher-informasjonen, oppkalt etter genetiker og statistiker Ronald A. Fisher, eksplisitt og universelt kvantifiserer følsom avhengighet av en gitt kvantemekanisk tilstand på de metrologisk relevante parametrene. Ifølge Markus Oberthaler fungerer konvensjonelle metoder simpelthen ikke i et atomisk Bose-Einstein-kondensat av denne størrelsen. Videre kan den nye metoden brukes til enda større systemer. "Vi kan bruke den til å bekrefte at en eksperimentell kvantestatistikk er egnet for presisjonsmålinger utover hva som kan gjøres med en klassisk tilstand, " fortsetter Prof. Oberthaler. "Dette er et hett tema innen kvantemetrologi."

Markus Oberthaler leder Synthetic Quantum Systems arbeidsgruppe ved Kirchhoff Institute for Physics. Forskere fra forskningsmiljøet Quantum Science and Technology i Arcetri (QSTAR) og Det europeiske laboratoriet for ikke-lineær spektroskopi (LENS) bidro også til arbeidet.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Heidelberg University . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. H. Strobel, W. Muessel, D. Linnemann, T. Zibold, DB Hume, L. Pezze, A. Smerzi, MK Oberthaler. Fisher informasjon og innblanding av ikke-Gaussian spin states . Vitenskap, 2014; 345 (6195): 424 DOI: 10.1126 / science.1250147