a, Configuración experimental. Los fotones a 702 nm de una fibra monomodo (SMF) se desacoplan y coliman en un modo gaussiano de espacio libre. La Medición Robusta Débil se obtiene mediante los n =7 bloques idénticos colocados después del divisor de haz polarizador inicial (PBS). Un detector de resolución espacial 2D (una cámara EM-CCD que trabaja en régimen de conteo de fotones) determina la posición final de los fotones. B, Esquema de cada uno de los n =7 bloques que realizan el RWM:una placa de media onda (HWP) es responsable de la preselección, un par de cristales birrefringentes (BC) implementa el acoplamiento débil entre la polarización (observable medido) y el momento transversal (dispositivo de medición) del fotón, y finalmente una placa polarizadora (Pol) realiza la postselección. C, Medición de un valor débil anómalo con un solo clic. Las líneas sólidas amarillas indican los límites del espectro de valores propios del observable medido (es decir, la polarización del fotón en n =7 veces). Tras la selección previa y posterior adecuada, el valor teóricamente esperado (18.7) se resalta con una línea discontinua verde, mientras que el píxel blanco y las barras de incertidumbre rojas muestran el resultado experimental de un solo disparo, 21,4 ± 4,5. Crédito:Enrico Rebufello, Fabrizio Piacentini, Alessio Avella, Muriel A. de Souza, Marco Gramegna, Jan Dziewior, Eliahu Cohen, Lev Vaidman, Ivo Pietro Degiovanni, y Marco Genovese
En el campo de la medición cuántica, valores débiles, introducido en 1988 por Aharonov, Albert y Vaidman (AAV), representan un paradigma más intrigante y desconcertante, con muchas propiedades en marcado contraste con las mediciones cuánticas tradicionales (proyectivas).
Al debilitar el acoplamiento entre la partícula medida y el dispositivo de medición, y explotar la preselección y la posselección adecuadas, AAV demostró que era posible obtener un valor de 100 al medir (débilmente) el giro de una partícula de ½ giro.
Tal resultado se obtuvo después de promediar en múltiples mediciones en partículas idénticamente preseleccionadas y posteleccionadas; por eso, Se inició un debate sobre la naturaleza estadística / de partícula única de los valores débiles, así como sobre su 'cuantidad', dentro de la discusión más general sobre los valores débiles como herramienta para comprender los fundamentos mismos de la mecánica cuántica.
En un nuevo artículo publicado en Ciencia y aplicación de la luz , un equipo de investigadores dirigido por el Dr. Marco Genovese del instituto metrológico italiano INRIM (Turín, Italia), en colaboración con personas del instituto brasileño de metrología INMETRO (Río de Janeiro, Brasil), el Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching, Alemania), la Universidad Bar-Ilan (Ramat Gan, Israel), y la Universidad de Tel-Aviv (Tel-Aviv, Israel), arroja nueva luz sobre este debate de décadas, con un experimento de óptica cuántica midiendo, por primera vez, un valor débil anómalo con un solo evento de detección, sin ninguna estadística.
Esto se obtuvo mediante la realización de un nuevo paradigma de medición denominado Medición Robusta Débil, implementado como un protocolo iterativo en el que la partícula medida (un fotón, en nuestro caso) pasa por una secuencia de n bloques, cada uno implementando la preselección, mecanismos débiles de acoplamiento y post-selección.
De este modo, el observable medido es "la suma de las variables de polarización del mismo fotón en n momentos diferentes, con el grado de libertad espacial de este único fotón que desempeña el papel de dispositivo de medición ".
"La configuración experimental se compone de un conjunto de n =7 bloques en los que un par de cristales birrefringentes se da cuenta de la interacción débil, precedido por una placa de media onda y seguido por una placa polarizadora. Mientras la placa polarizadora realiza la postselección, la placa de media onda gira la polarización del fotón que sale del bloque anterior para establecer el estado de preselección. El EM-CCD colocado al final de los n =7 bloques detecta la posición de llegada del fotón ".
"Medimos un observable con valores propios en el rango [-7, 7]. El valor débil del observable del sistema preseleccionado y posseleccionado en el que se realizó una medición con un solo clic fue 18,7, y nuestro único clic arrojó 21,4 ± 4,5 ".
"Nuestros hallazgos enfatizan lo no estadístico, naturaleza de una sola partícula de valores débiles, demostrando cómo una medición con un solo clic puede proporcionar una estimación de valor débil incluso para valores débiles anómalos. Es más, este experimento sugiere una posibilidad viable para que los métodos de amplificación reduzcan efectivamente la contribución a la incertidumbre asociada con la medición del puntero. Esto allana el camino para futuras aplicaciones prácticas del paradigma robusto de medición débil ".
