Физики вплотную приблизились к стандартному квантовому пределу

Одни из авторов исследования
Фото: Roy Kaltschmidt / Berkeley Lab

Ученым из Калифорнии в своих измерениях удалось наиболее близко приблизиться к значению стандартного квантового предела. Свое исследование авторы опубликовали в журнале Science, кратко с ним можно ознакомиться на сайте Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли.

Физикам впервые удалось добиться высокой точности в своих измерениях, которая всего в четыре раза превышает стандартный квантовый предел. Оценка силы, которую удалось получить ученым, составляет 42 иоктоньютона. В своей работе специалисты исследовали динамику облака, состоящего из 1200 атомов рубидия, охлажденных до температуры, близкой к абсолютному нулю. Этот атомный механический осциллятор был заключен в резонатор, представляющий собой оптическую ловушку, образованную двумя стоячими световыми волнами длиной 860 и 840 нанометров.

Стандартный квантовый предел представляет собой ограничение, налагаемое на процесс измерения, следующее из принципа неопределенности Гейзенберга. В квантовой механике в процессе измерения какой-либо величины в результате взаимодействия с измеряющим устройством она меняется, что накладывает ограничения на точность измерения. Так, согласно принципу Гейзенберга, невозможно одновременно точно определить положение и импульс: точное измерение импульса частицы сопровождается неопределенностью в определении ее координаты и наоборот.

Физики начинали свою работу по достижению стандартного квантового предела еще в 1980-х годах, и впервые так близко подошли к его достижению. Исследование ученых существенно позволяет существенно продвинуться в точности прецизионных экспериментов, например, связанных с детектированием гравитационных волн. В этом случае оказывается важным измерение расстояний, имеющих порядок одной тысячной диаметра протона, равного примерно 0,876 фемтометрам.