Valós időben rögzítették a kvantum bizonytalanságot – forradalmi áttörés a fizika világában

Egy nemzetközi kutatócsoport áttörést ért el a kvantummechanika területén: először sikerült valós időben megfigyelni és irányítani a kvantumhatározatlanságot, alapjaiban kérdőjelezve meg a Heisenberg-féle elvekről alkotott eddigi elképzeléseket. A tanulmányt október 3-án publikálták a Light: Science & Applications folyóiratban, bemutatva, hogy a kvantumbizonytalanság nem statikus korlát, hanem dinamikusan manipulálható jelenség.

A Dr. Mohammed Th. Hassan (Arizona Egyetem) vezette kutatócsoport a spanyol ICFO és a német Ludwig-Maximilians-Universität München szakembereivel közösen ultramodern, nemlineáris négyhullám-keverési eljárással extrém gyors „squeezed light” fényimpulzusokat hozott létre. Az attoszekundumos impulzusok – melyek időtartama kvintillió másodpercekben mérhető – lehetővé tették a kvantumhatározatlanság dinamikájának első, valós idejű megfigyelését a 0,33–0,73 petahertzes frekvenciatartományban.

Préselt fény – a bizonytalanság irányíthatóvá válik

A kutatás középpontjában a „préselt fény” áll, egy olyan kvantumállapot, ahol a bizonytalanság nem eltűnik, hanem a kiegészítő tulajdonságok között újraoszlik. „A hagyományos fény olyan, mint egy kerek lufi, ahol a bizonytalanság egyenletesen oszlik el a mérések között” – magyarázta Hassan. „A préselt fény oválissá nyúlik, ahol az egyik tulajdonság csendesebbé és pontosabbá válik, míg a másik zajosabb lesz.”

A kutatócsoport példátlan pontosságot ért el azzal, hogy képesek váltani az amplitúdó- és fázispréselés között az impulzusokon belül, felfedve, hogy a kvantumbizonytalanság dinamikusan ingadozik és fejlődik, nem pedig fix marad. Ez a képesség lehetővé teszi, hogy a kvantumzaj tulajdonságait igény szerint alakítsák, új távlatokat nyitva a kvantumtechnológiák és precíz mérések előtt.

Hogyan működik a kísérlet?

Fejlett fénymező-szintetizátorokat alkalmazva, három spektrális csatornával konfigurálták a tervezett hullámformákat referencia- és préselt nyalábokra. Az utóbbiakat szilícium-dioxidon vezették keresztül, ahol négyszintű keveredési folyamat révén jött létre a kvantum-fokozott impulzus. A beállításnak köszönhetően a préselés a szokásos kvantumhatár alá került, miközben megőrizték az attoszekundumos időbeli felbontást.

Ez a mérföldkő új fejezetet nyit a kvantumfizikában, és lehetővé teszi a kutatók számára, hogy soha nem látott pontossággal és kontrollal vizsgálják a kvantumrendszereket, új utakat nyitva a jövő technológiái előtt.

Forrás: Nature

(Nethuszár)