巴塞尔大学 信用:Pixabay/CC0公共域 由几个粒子组成的量子系统可以用来更精确地测量磁场或电场
巴塞尔大学的一名年轻物理学家现在提出了一种新的测量方案，该方案利用了量子粒子之间的一种特殊关联
在量子信息中，虚构的代理爱丽丝和鲍勃经常被用来说明复杂的通信任务
在一个这样的过程中，爱丽丝可以使用纠缠量子粒子(如光子)将量子态(甚至她自己都不知道)传输或“传送”给鲍勃，这在传统通信中是不可行的
然而，目前还不清楚爱丽丝-鲍勃团队是否可以将类似的量子态用于除通信之外的其他事情
巴塞尔大学的一位年轻物理学家现在已经展示了如何使用特定类型的量子态来进行测量，其精度比量子物理通常允许的要高
研究结果已经发表在科学杂志《自然通讯》上
远距离量子转向 与英国和法国的研究人员一起
在巴塞尔大学物理系工作的马特奥·法德尔思考了如何借助所谓的量子转向来解决高精度测量任务
量子转向描述了这样一个事实，即在由两个粒子组成的系统的某些量子状态中，对第一个粒子的测量允许人们对第二个粒子的可能测量结果做出比仅在第二个粒子上进行测量时量子力学所允许的更精确的预测
就好像对第一个粒子的测量“操纵”了第二个粒子的状态
这种现象也被称为电子顺磁共振悖论，以阿尔伯特·爱因斯坦、鲍里斯·波多尔斯基和纳森·罗森的名字命名，他们在1935年首次描述了这种现象
值得注意的是，即使粒子相距很远，它也能工作，因为它们在量子力学上纠缠在一起，可以在远处感觉到彼此
这也是爱丽丝在量子隐形传态中把她的量子态传送给鲍勃的原因
“对于量子操控，粒子必须以非常特殊的方式相互纠缠，”法德尔解释道
“我们有兴趣了解这是否可以用来进行更好的测量
“他建议的测量程序包括爱丽丝对她的粒子进行测量，并将结果传送给鲍勃
由于量子转向，鲍勃可以调整他的测量仪器，使他的粒子的测量误差比没有爱丽丝的信息时要小
这样，鲍勃可以高精度地测量作用在他的粒子上的磁场或电场
转向增强测量的系统研究 现在，法德尔和他的同事们的研究使得有可能系统地研究和证明量子转向在计量应用中的有用性
法德尔说:“这个想法来自于我们2018年在巴塞尔大学菲利普·特瑞因教授的实验室里做的一个实验。”
“在那个实验中，我们第一次能够测量两个云之间的量子转向，每个云包含数百个冷原子
之后，我们问自己是否有可能用它做些有用的事情
“在他的工作中，法德尔现在已经创建了一个坚实的数学基础，用于实现使用量子转向作为资源的实际测量应用
“在几个简单的例子中，我们已经知道电子顺磁共振悖论和精确测量之间有联系，”特雷特莱因说
“但现在我们有了一个通用的理论框架，在此基础上我们还可以开发新的量子计量策略
“研究人员已经在实验性地证明法德尔的想法
在未来，这可能会产生新的量子增强测量设备
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