重新定义测量准确度的极限

发布日期:2019年10月10日

德国物理技术研究院(PTB)、莱布尼兹大学QUEST研究所、莱布尼兹大学理论物理研究所和意大利国家光学研究院的科学家共同引入了一种基于同时?#35270;?#20004;个测量?#38382;?#38750;经典态的方法,这将实现对揭示普通物质与暗物质之间相互作用分子的精确测量。这一研究结果发表在《自然通讯》杂志中。

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重新定义测量准确度的极限

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几个世纪以来,人类通过越来越精确地测量光和物质来加深对世界的了解。如今,量子传感器可实现极其精确的测量。比如原子钟的发展,最好的原子钟预计能够实现三百亿年不差一秒。引力波?#37096;?#20197;使用光学干涉仪通过量子传感器进行探测。

量子传感器可以达到根据传统物理学定律不可能实现的灵敏度,但是只有进入量子力学世界才能达到这种灵敏度,比如量子叠加态,即物体可以同时处于两个位置,或者原子可以同时有两种不同能级。

生成和控制这些非经典态极为复杂,需要很高的灵敏度,因此相关的测量非常容?#36164;?#21040;外部干扰。?#36865;猓?#38750;经典态必须?#35270;?#29305;定的测量?#38382;?#36825;通常会增加其他相关?#38382;?#30340;测量不准确度,这一概念与海森堡的不确定度原理密切相关。目前,来自PTB、莱布尼兹大学和意大利国家光学研究院的科学家组成了研究团队,引入了一种基于同时?#35270;?#20004;个测量?#38382;?#38750;经典态的方法。

研究团队使用这种新方法将测量时间减少一半,而分辨率?#21592;?#25345;不变,即在固定测量时间内将分辨率提高一倍。高分辨率对于基于改变运动状态的光?#20934;?#26415;非常重要。在这种特殊情况下,研究人员打算通过激光照射刺激分子运动来分析单个分子离子。新程序能帮助他们在过强的激光照射破坏前分析分子状态。分子精确测量能够揭示普通物质与暗物质之间的相互作用,这将对解决当代物理学中最大的谜团之一做出巨大贡献。研究人员首次展示的这种测量概念还能够用于提升引力波探测器等光学干涉仪的分辨率,为宇宙起源的研究提供更深刻的视角。

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英文原文版权归德国物理技术研究院(PTB)所有,源自:PTB官方网站

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