(Phys.org):al medir efectos físicos muy pequeños, como la desviación de un haz de luz, el mismo acto de medir puede afectar el resultado de la medición. Ahora en un nuevo estudio, Los físicos han demostrado experimentalmente que un método diseñado para abordar este problema, llamada medición basada en valores débiles, pueden, cuando se fortalece con una técnica propuesta recientemente llamada reciclaje de energía, superan el límite de medición clásico y ofrecen ventajas significativas para realizar mediciones cuánticas ultraprecisas.

Los investigadores, dirigido por Chuan-Feng Li y Guang-Can Guo en la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, han publicado un artículo sobre la nueva demostración en un número reciente de Cartas de revisión física .

La metrología basada en valores débiles fue propuesta por primera vez en 1988 por los físicos Yakir Aharonov, David Albert, y Lev Vaidman. En este método, el dispositivo de medición solo está débilmente acoplado al sistema cuántico que se va a medir, lo que reduce la interferencia de la medición en el sistema. La medición también se realiza después de que se produce el efecto, una estrategia llamada postselección.

Durante las ultimas décadas, Los investigadores han descubierto que la metrología basada en valores débiles puede mejorar la sensibilidad de la medición mediante la amplificación de la señal al medir una variedad de tipos de sistemas cuánticos. Sin embargo, sufre de una compensación, en que la posselección que ayuda a amplificar la señal también causa la pérdida de la sonda, lo que significa que hay menos fotones disponibles para realizar la medición. Debido a la pérdida de la sonda, Algunas investigaciones recientes han sugerido que la máxima precisión de la metrología basada en valores débiles no puede exceder el límite de metrología clásica. cuestionando las ventajas de la metrología basada en valores débiles.

El nuevo estudio marca la primera vez que una medición basada en valores débiles ha superado el límite clásico superior. El límite clásico corresponde al límite de ruido de disparo, que se basa en la naturaleza de las partículas de la luz, donde las fluctuaciones aleatorias causadas por fotones individuales interfieren con la precisión de la medición.

Para superar este límite, los investigadores utilizaron una técnica llamada reciclaje de energía, cuales, como sugiere su nombre, aprovecha al máximo la sonda desperdiciada reciclándola. Los científicos implementaron la técnica en un experimento de deflexión del haz reflejando los fotones no seleccionados (que de otro modo serían descartados) de un espejo. enviándolos de vuelta al dispositivo de medición. Usando reciclaje de energía, la señal se amplifica como antes, pero la pérdida de la sonda se reduce significativamente, resultando en una precisión significativamente mayor.

"Nuestro trabajo proporciona un nuevo tipo de metrología de alta precisión que no solo mejorará en gran medida la sensibilidad de la medición (aprovechando la técnica de amplificación de valor débil), pero también proporcionan una mayor precisión incluso superando el límite de medición clásico (debido a la técnica de reciclaje de energía), "Li dijo Phys.org . "Nuestro trabajo demuestra por primera vez que la metrología basada en valores débiles puede ir más allá de la metrología clásica cuando la sonda de medición se utiliza de manera eficiente".

Los físicos esperan que la metrología basada en valores débiles de energía reciclada se pueda utilizar para medir muchos otros efectos físicos además de la desviación del haz.

"La metrología basada en valores débiles se puede emplear en la medición de muchos efectos físicos muy pequeños, como la deflexión del haz, cambios de fase, cambios de frecuencia, cambios de temperatura, medidas de velocidad, y otros, e incluso aplicado para la detección de ondas gravitacionales, "Dijo Li." Cuando se combina con la técnica de reciclaje de energía, La metrología basada en valores débiles mostrará una precisión de medición mucho mayor y una aplicación más extensa en la medición ".

Los investigadores también esperan que la precisión de la medición pueda mejorarse aún más combinando el reciclaje de energía con otras técnicas. como una estrategia de reciclaje de impulsos de rebote múltiple en la que múltiples reflejos mejoran la precisión de la medición.

"Nuestra investigación futura se concentrará en aumentar la precisión de la medición para alcanzar el límite de Heisenberg, "Dijo Li.

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