逃避海森伯格的不确定性原则并不容易

时间：2021-08-17 12:52:48 来源：

用于展示抛弃测量的新型动态的两个不同的量子光学机械系统。左（黄色）：支撑光学和5 GHz机械模式的硅纳米射线，在4个开尔文中在氦-3低温恒温器中操作，并使用在光纤中发送的激光探测。右（紫色）：微波超导电路耦合到6 MHz稳定的电容器，在15meri-Kelvin的稀释冰箱中操作。

EPFL研究人员与剑桥大学和IBM Research-Zurich的同事，在光线和机械运动之间的相互作用中的解开新的动态，对量子测量的显着影响，旨在避免探测器在臭名昭着的“背部动作限制”问题中的影响。

近年来，已经推动了机械运动的经典测量的限制，例如，预期之外在第一直接观察的引力波中，这表现为在公正级光学干涉仪中的镜子的微小位移。在微观尺度上，原子和磁共振力显微镜现在可以揭示材料的原子结构，甚至感测单个原子的旋转。

但我们可以使用纯粹传统方式实现的敏感性是有限的。例如，Heisenberg在量子力学中的不确定原理意味着存在“测量余量”：对粒子位置的确切知识总是破坏其动量的任何知识，从而预测其任何未来的位置。

避免的技术专门设计为“索引”Heisenberg的不确定性原则，通过仔细控制所获得的信息以及在测量中不在测量中，例如，通过仅测量振荡器的幅度并忽略其相位。

原则上，这种方法具有无限的灵敏度，但是以学习一半的可用信息的成本为本。但除了技术挑战之外，科学家们一般认为来自这种光学机械相互作用产生的任何动态效应都不会携带任何进一步的并发症。

现在，为了提高这种测量的敏感性，EPFL在剑桥大学和IBM研究中与科学家合作的托比亚斯Kippenberg实验室已经发现了新的动态，将意外的限制置于可实现的敏感性上。在2019年10月30日出版的物理审查X中，该工作表明光学频率的微小偏差与机械频率的偏差，可以具有严重的结果 - 即使在没有外来影响的情况下 - 因为机械振荡开始放大对照，模仿所谓的“退化参数振荡器”的物理学。

在两个深刻不同的光机系统中发现了相同的行为，其中一个使用光学和另一个具有微波辐射，确认动态不是任何特定系统的独特。EPFL研究人员通过调整频率来绘制这些动态的景观，展示了与理论的完美匹配。

“其他动态不稳定性已知几十年并显示为瘟疫引力波传感器，”纸张第一个作者，Epfl Scientics Shomroni说。“现在，在未来量子传感器的设计中，必须考虑这些新结果，并在无余量量子扩增等相关申请中考虑。”

参考：“双音色机械不稳定及其对疏散测量的基本影响”由Itay Shomroni，Amir Youssefi，Nick Sauerwein，Liu邱，Paul Seidler，Daniel Malz，Andreas Nunnenkamp和Tobias J. Kippenberg，2019年10月30日，物理评论x .doi：
10.1103 / physrevx.9.041022

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