data-mobile="true" data-tablet-width="1024" data-tablet-small-width="820" data-mobile-width="580">

Предел дробового шума: квантовые физики установили новый рекорд

predel

Ученые наконец решили главную проблему оптической физики и на практике доказали теорию о том, что измерение света в квантовом состоянии позволяет избавиться от «случайностей» во время расчетов и наблюдений.

В первом в своем роде эксперименте команда физиков преодолела так называемый предел дробового шума, максимизировав объем информации, которую можно извлечь из отдельных частиц света в оптических измерениях. На протяжении десятилетий физики-теоретики предсказывали, что измерения фотонов в квантовом состоянии обеспечат преимущество перед измерениями света в неквантовых системах — и теперь это наконец было подтверждено на практике.

Дробовой шум: электронная рябь

Дробовой шум — это беспорядочные флуктуации напряжений и токов относительно их среднего значения. Они возникают в цепях электронных устройств и обусловлены дискретностью самих носителей электрического заряда, то есть ионов и электронов. Поэтому перемещение каждого носителя заряда в общей цепи сопровождается всплеском тока. Квантовый физик Джефф Приде из Университета Гриффита в Австралии поясняет, что в квантовом состоянии, когда фотоны «спутаны» друг с другом, их свойства тоже вступают в связь. На практике это означает, что в измерениях меньше случайных величин, что делает их намного точнее. Однако ученые выяснили, что это работает только в том случае, если сами фотоны никуда не исчезают в процессе. Но куда может исчезнуть частица света?

Это связано с тем, что случайные ошибки проникают в оптические измерения в тот момент, когда некоторые фотоны непреднамеренно поглощаются или рассеиваются в измерительном устройстве, или же просто по разным причинам не могут быть обнаружены им. Именно этот фактор и создавал предел дробового шума, который не позволял ученым достичь теоретических пределов сверхчувствительных измерений фотонов в квантовом состоянии, но теперь это в прошлом.

Значение открытия

Приде отмечает, что сейчас физики могут отслеживать фотоны с высокой эффективностью, причем последние больше не «пропадают без следа». Оптическая физика используется повсеместно, от микробиологии и наноинженерии до астрономии, так что в будущем это открытие, к примеру, поможет сконструировать следующее поколение орбитальных зондов, которые смогут исследовать поверхность далеких планет и их лун даже сквозь плотную газовую атмосферу.

www.popmech.ru

Автор : btamedia

Читайте также

Mars Odyssey составил температурную карту Фобоса

16-10-2017 Hits:1 Научные новости

Mars Odyssey составил температурную карту Фобоса

29 сентября аппарат Mars Odyssey выполнил серию наблюдений Фобоса с использованием камеры THEMIS (Thermal Emission Imaging System), способной получать инфракрасные изображения. На основе этих данных была составлена температурная карта поверхности...

Ученые экспериментально подтвердили, что на Нептуне и Уране небо в алмазах

16-10-2017 Hits:4 Научные новости

Ученые экспериментально подтвердили, что на Нептуне и Уране небо в алмазах

В эксперименте, который имитировал внутренние условия ледяных планет-гигантов Солнечной системы, ученые впервые наблюдали «алмазный дождь». Исследование опубликовано в Nature Astronomy.

Разработана программируемая синтетическая кожа для роботов

16-10-2017 Hits:2 Научные новости

Разработана программируемая синтетическая кожа для роботов

Осьминоги вдохновили ученых на создание синтетической кожи для роботов, которая может самостоятельно менять свою форму.

Ионный двигатель NASA показал новый рекорд производительности

16-10-2017 Hits:2 Научные новости

Ионный двигатель NASA показал новый рекорд производительности

Разрабатываемый Мичиганским университетом и ВВС США новый ионный двигатель X3 для аэрокосмического агентства NASA установил новый рекорд эффективности. На фоне этих новостей у некоторых экспертов загорелись глаза, и все они...

Астрономы объяснили появление веретенообразных галактик

16-10-2017 Hits:1 Научные новости

Астрономы объяснили появление веретенообразных галактик

Немецким ученым удалось найти ранее неизвестные галактики в форме веретена и объяснить, как они образуются.

Впервые подробно исследован метеорит, рожденный в марсианском вулкане

16-10-2017 Hits:1 Научные новости

Впервые подробно исследован метеорит, рожденный в марсианском вулкане

Сегодня всем хорошо известно, что Марс — холодная, сухая и геологически мертвая планета. Но миллиарды лет назад, когда она была молодой, ее атмосфера была плотнее, а на поверхности была жидкая...

Археологи нашли золотую верхушку одной из последних пирамид Египта

13-10-2017 Hits:10 Научные новости

Археологи нашли золотую верхушку одной из последних пирамид Египта

Швейцарские и французские археологи нашли в "долине пирамид" в Саккаре золотую верхушку пирамиды, которая украшала гробницу матери Пепи II, одного из последних фараонов Древнего царства, сообщает Министерство по делам древностей...

Астрономы впервые рассмотрели противоположную сторону Галактики

13-10-2017 Hits:9 Научные новости

Астрономы впервые рассмотрели противоположную сторону Галактики

Астрономам впервые удалось найти радиосигнал, пришедший с дальней стороны Млечного Пути, которая экранирована от нас ярким и плотным центром Галактики и до сих пор никогда не открывалась ученым.

Космические миссии NASA оказались под угрозой из-за плутония-238

13-10-2017 Hits:6 Научные новости

Космические миссии NASA оказались под угрозой из-за плутония-238

В последние годы космические агентства всего мира планируют масштабные исследовательские миссии. Все они требуют огромного количества энергии, переносимой на борту космического аппарата. И если вблизи Солнца еще можно обойтись питанием...

Гигантский радиотелескоп FAST сделал первое открытие

13-10-2017 Hits:8 Научные новости

Гигантский радиотелескоп FAST сделал первое открытие

Через год с момента начала работы китайский 500-метровый радиотелескоп FAST сделал первое открытие — обнаружил два новых пульсара.