Naukowiec z Politechniki Gdańskiej pomógł rozwiązać jedną z zagadek kwantowej metrologii

Prof. Paweł Horodecki z Wydziału Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej (WFTiMS) Politechniki Gdańskiej we współpracy z zespołem profesora Jakuba Zakrzewskiego z Uniwersytetu Jagiellońskiego opisał w jaki sposób możliwe jest przekroczenie tzw. granicy Heisenberga, wartości uważanej w kwantowej metrologii za nieprzekraczalną. Wyniki badań zespołu zostały opublikowane zostały w prestiżowym amerykańskim czasopiśmie naukowym Physical Review X.

– Kwantowa metrologia jest dziedziną nauki, w której wykorzystuje się efekty kwantowe do wykonywania ultraprecyzyjnych pomiarów fizycznych. Przykładowo, wykrywanie fal grawitacyjnych wymaga dokładności sięgającej tysięcznych części średnicy protonu. Istnieje jednak granica dokładności takiego pomiaru, znana pod nazwą granicy Heisenberga. W ostatnim czasie pojawił się szereg artykułów, których wyniki sugerowały, że możliwe jest jej przekroczenie, jednak jest to w pewnym sensie pozorne, jak w naszych badaniach zdołaliśmy udowodnić – mówi prof. Horodecki, pracownik naukowy Katedry Fizyki Teoretycznej i Informatyki Kwantowej WFTiMS PG.

W kwantowej metrologii granicą Heisenberga nazywa się maksymalną szybkość, z jaką maleje niepewność pomiaru w zależności od liczby zaangażowanych w pomiar cząstek N. Niepewność nie może maleć szybciej, niż odwrotność N. Z ostatnich artykułów używających technik tzw. przejść fazowych wynikało, że w pewnych sytuacjach mogłoby się to dziać szybciej. Badacze z PG i UJ pokazali jednak, że we wszystkich tych scenariuszach nie dzieje się to za darmo, lecz wiąże się z poważnym dodatkowym kosztem: czasem trwania pomiaru.

– W ten sposób nie tylko wyjaśniliśmy zagadkę, ale i pokazaliśmy, że w metrologii czas jest cenną walutą. Trzeba nią płacić zawsze, ilekroć chce się uzyskać dodatkowe polepszenie precyzji pomiaru w porównaniu z granicą Heisenberga – zaznacza prof. Horodecki.

Z artykułem naukowym, którego współautorem jest prof. Paweł Horodecki, można zapoznać się tutaj.

Z profilem naukowym prof. Pawła Horodeckiego można zapoznać się na portalu MOST Wiedzy.