Fudan University: ретродикция на 51,7 млрд атомов рубидия снизила спиновый шум на 1 дБ ниже стандартного квантового предела
В препринте исследователи Fudan University снизили условную дисперсию обеих спиновых компонент ниже стандартного квантового предела на 1,4 часа, не нарушив принцип неопределённости.
Исследователи Fudan University (FDU) в Шанхае под руководством Junlei Duan испытали ретродикцию на осцилляторе из около 51,7 млрд атомов рубидия-87, сообщает scinexx. Результаты пока доступны в виде препринта, не прошедшего рецензирование. scinexx.de
scinexxscinexx.deОткрыть источник ↗
Под ретродикцией авторы понимают оценку прошедшего момента по измерениям, сделанным и до него, и после. Такое утверждение отличается от предсказания, на которое накладывает предел соотношение неопределённостей Гейзенберга.
Установка и измерение
Атомы находились в стеклянной ячейке с покрытием, их спины были в значительной мере выстроены оптической накачкой. Слабый измерительный лазер непрерывно регистрировал две взаимно перпендикулярные компоненты коллективного спина, которые математически ведут себя как координата и импульс осциллятора. Реальные положения и скорости отдельных атомов не измерялись.
Само измерение возмущает спиновые состояния; этот эффект называют квантовым обратным действием. Для каждого момента времени команда сравнила две оценки: одну только по сигналам, записанным до этого момента, и вторую, куда вошли и более поздние данные, ретроспективно сужающие возможные результаты слабых измерений. scinexx.de
scinexxscinexx.deОткрыть источник ↗
Результат и ограничения
Второй подход снизил условную дисперсию, меру разброса оценённых результатов, одновременно для обеих спиновых компонент ниже стандартного квантового предела. Запас составил 1,01 ± 0,15 дБ, то есть примерно пятую часть дисперсии, и сохранялся 1,4 часа.
Ретродицированный шум оставался ниже обычного предела и для других направлений измерения, составленных из двух компонент. По данным работы, прежние эксперименты это свойство для всех направлений ещё не показывали.
Эффект не означает, что координата и импульс в одном квантовом состоянии одновременно заданы сколь угодно точно. Улучшенные числа описывают условные вероятности, вычисленные постфактум по серии слабых измерений. При сильном измерении одной компоненты обратное действие по-прежнему возмущало бы другую. scinexx.de
scinexxscinexx.deОткрыть источник ↗
Данные из времени после изучаемого момента доступны не сразу, поэтому метод нельзя без оговорок применять в реальном времени, но можно для последующего анализа серий измерений. Приведёт ли это к более чувствительным квантовым датчикам, должны показать дальнейшие опыты. Общего преодоления принципа неопределённости Гейзенберга результат не означает.
