Nahezu perfekte Partikel Messung erreicht

Die kniffligen Gesetze der Quantenmechanik sagen, dass wir die kleinsten Teilchen beobachten können, ohne die sie betreffen. Physiker haben jetzt verursacht die kleinste jemals Störung bei der Herstellung einer Quanten-Messung — in der Tat fast das Minimum für möglich gehalten.

Diese Störung nennt man Back-Aktion, und es ist eines der Markenzeichen der Quantenmechanik, die die Aktionen des sehr kleinen regelt. Es ergibt sich aus der Annahme, dass bevor eine Messung vorgenommen wird, in einer Art Schwebezustand Zustand, weder hier noch dort unter Beibehaltung der Möglichkeit entweder Teilchen existieren.

Sobald ein Beobachter eingreift, ist das Teilchen gezwungen, "wählen einen Staat"? an eine Möglichkeit, wodurch die anderen Optionen zu begleichen. So wird der Zustand des Teilchens durch den Akt der Messung verändert.

"Das Atom ändert, weil Sie suchen," erklärte Physiker Peter Maunz von der Duke University. [Die coolsten kleine Partikel in der Natur]

In der Regel ist der kleine Unterschied verursacht durch diese Back-Aktion durch die Interferenz auf Partikel verursacht durch Labor Unvollkommenheiten in den Schatten gestellt. Aber zum ersten Mal haben Wissenschaftler eine Quanten-Messung mit praktisch keine zusätzliche Störung jenseits was Quantenmechanik unvermeidlich erachtet erreicht.

Die Forscher unter der Leitung von Jürgen Volz des Université Pierre et Marie Curie in Paris, berichtete über ihre Ergebnisse in der 14. Ausgabe der Fachzeitschrift Nature.

"Ich glaube, es war ein bedeutender Schritt vorwärts," sagte Maunz, die nicht in die neue Forschung teilnehmen, aber schrieb einen begleitenden Aufsatz in der gleichen Ausgabe von Nature. [Verdreht Physik: 7 mind-blowing Ergebnisse]

In das neue Experiment gefangen Volz und Kollegen ein einzelnes Atom von Rubidium in einen Hohlraum zwischen zwei spiegeln. Sie glänzte dann Laserlicht auf das eingeschlossene Atom. Was geschah abhing, als nächstes die zwei Energiezustände des Atoms war. In einem Staat würde der Atom "das Licht, das hin und her zwischen den Spiegeln und schließlich Leck zu einem Detektor über die Spiegel springen würde ignorieren".

In den zweiten Zustand würde das Atom absorbieren und wieder emittieren Licht Photonen in einem Prozess namens Streuung. Streuung ändert sich die Energie des Atoms und die Forscher diesen Effekt verhindern wollte. die einzige Störung, was, die Sie wollte, war von der Wirkung ihrer Beobachtung.

So setzen sie den Spiegel in einem genauen Abstand, wo die Anwesenheit eines Atoms in den zweiten Zustand das Licht daran hindern würden zwischen den Spiegeln hin und her springen. Stattdessen würde das Licht aus den ersten Spiegel, verlassen die Kavität dunkle widerspiegeln. Das Licht würde einen Detektor vor dem ersten Spiegel treffen.

In beiden Fällen konnte der Zustand des Atoms bestimmt werden, ohne dass die Streuwirkung.

"Experimente, die zuvor verwendeten Atome im freien Raum und leuchtete einen Laserstrahl auf sie", sagte Maunz LiveScience. "sie könnten sagen, welcher der beiden Staaten die Atome waren, aber sie verstreut viele Photonen. In diesem Experiment gelang es ihnen, den Zustand des Atoms ohne Streuung Photonen zu bestimmen."

Zwar die Forscher in der Lage konnten, diese Störung zu begrenzen, werden immer eine bestimmte Menge an Back-Aktion durch jede Messung verursacht.

Schließlich Maunz sagte, könnte das Experiment helfen weisen den Weg in Richtung Quantencomputer, die Partikel als Bits verwenden würde, um komplexe Berechnungen schnell laufen.

"Am Ende der Berechnung habt zu lesen, welche Staat [Teilchen] ist," sagte Maunz. "Wenn Sie es lesen können ohne das System zu stören, ist das ein Vorteil gibt."

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