Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Новый квантовый метод позволил рекордно повысить точность измерений положения и скорости частицы
Новый метод позволил одновременно измерить положение и импульс частицы с точностью выше стандартного квантового предела. Этот подход обходит принцип неопределенности Гейзенберга, открывая путь к созданию необычных сверхточных датчиков.
В основе квантовой механики лежит принцип неопределенности, сформулированный Вернером Гейзенбергом в 1927 году. Он гласит, что невозможно с безграничной точностью одновременно знать определенные пары свойств частицы. Самый известный пример — положение и импульс: чем точнее измеряется, где находится частица, тем менее точно можно определить ее импульс, и наоборот. Это не недостаток измерительных приборов, а фундаментальное свойство природы.
Оно создает естественную преграду для развития сверхчувствительных технологий. Точность любых измерений в итоге упирается в «стандартный квантовый предел» — лучший результат, достижимый с помощью классических подходов. Преодоление этого предела требует стратегий, которые позволили бы «обмануть» природу, не нарушая ее законов.
Новый подход предложила команда физиков из Австралии и Великобритании. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.
Ученые не нарушили принцип Гейзенберга, а нашли способ его обойти, перераспределив неизбежную квантовую неопределенность. Они сравнили ее с воздухом в воздушном шаре: его нельзя убрать, не лопнув шар, но можно сжать и переместить в другую часть. Исследователи «вытеснили» неопределенность в те области измерений, которые не имели для них значения, — в грубые, большие значения. Это позволило с высокой точностью измерять интересующие их мелкие изменения.
Команда использовала колебания одиночного захваченного иона иттербия, который служил своего рода квантовым маятником. С помощью лазеров ион подготовили в особом «решетчатом состоянии» — этот метод позаимствовали из области разработок квантовых компьютеров. Вместо того чтобы измерять положение и импульс напрямую, они измеряли их «модульные» аналоги.
Это можно сравнить с тем, как если бы бесконечную линейку свернули в кольцо: при измерении теряется информация о том, на каком «витке» линейки находится точка, но взамен появляется возможность очень точно определить ее положение внутри этого кольца.
Точно так же исследователи отказались от глобальной информации о системе, чтобы сконцентрироваться на измерении мельчайших изменений. Главный трюк в том, что эти новые, модульные переменные при правильной настройке становятся совместимыми, или, на языке физики, коммутирующими. Для такой пары переменных ограничение принципа неопределенности в его привычной форме уже не действует, что и позволяет измерять их одновременно.
Ион иттербия подготовили в особом, неклассическом «решетчатом состоянии». Если представить состояние частицы на графике, где по осям отложены положение и импульс, то такое состояние выглядит как регулярная сетка из множества четких пиков. Каждый пик в этой решетке соответствовал определенным модульным значениям положения и импульса.
Ученые подвергали ион небольшим смещениям и затем измеряли изменения его состояния. Когда на систему шло небольшое внешнее воздействие, вся эта решетка как единое целое смещалась на крошечную величину. Измеряя этот сдвиг с помощью лазерных манипуляций, физики и определяли изменение положения и импульса одновременно с точностью, превосходящей стандартный квантовый предел.
Метод протестировали и для другой пары несовместимых величин — числа частиц и фазы. В результате точность измерений превысила стандартный квантовый предел на 5,5 децибела для пары «положение — импульс» и на 3,2 децибела для пары «число — фаза».
Хотя работа находится на лабораторной стадии, она демонстрирует новую основу для будущих сенсорных технологий. Подход не заменяет существующие, а дополняет арсенал инструментов квантовой метрологии.
Технологии, основанные на этом принципе, могут привести к созданию сверхчувствительных датчиков для навигации в условиях отсутствия GPS — например, на подводных лодках или в космосе, — а также для медицинской визуализации, изучения гравитационных волн и поиска темной материи.
Telegram 
Дзен 
VK В России существуют тысячи рабочих мест с вредными и опасными условиями труда. На шахтах, металлургических заводах, в авиастроении люди годами находятся в условиях сильного шума, вибрации, запыленности и контакта с химикатами, что наносит серьезный ущерб здоровью. Однако существующие методы оценки рисков оказываются неэффективными для прогнозирования заболеваний, поскольку работают с усредненными показателями группы, а обязательные медосмотры определяют уже наступившую болезнь. Такая система лечит последствия, но не предотвращает причину. Ученые Пермского Политеха, управления Роспотребнадзора и ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения разработали программу, которая прогнозирует индивидуальные профессиональные риски здоровью для каждого конкретного работника с точностью 89%.
Ученые выяснили, что специфический вариант гена fruitless (fru) управляет социальным поведением самцов медоносной пчелы, заставляя их активно участвовать в коллективном обмене пищей и правильно выбирать место в колонии.
Бурение — единственный способ добычи подземных углеводородов, но традиционные буровые растворы на основе нефтехимии создают серьезную экологическую угрозу. Их токсичные отходы отравляют почву и грунтовые воды, нанося долгосрочный ущерб экосистемам и здоровью людей. В качестве решения разрабатываются «зеленые» альтернативы: биоразлагаемые компоненты из отходов сельского хозяйства, растительных масел и природных полимеров, а также наночастицы. Однако у них есть недостатки: органические составы не всегда устойчивы к температурным условиям в скважинах, а нанотехнологии — дороги и не всегда экологичны. Это препятствует массовому переходу на безопасные методы. Ученые Пермского Политеха совместно с международными исследователями разработали новые классы реагентов для нефтедобычи, сочетающие биоразлагаемые компоненты с наночастицами. Данные составы сокращают вредные утечки более чем на 31% и при этом полностью разлагаются, не нанося ущерба природе.
Среди самых интригующих открытий космического телескопа «Джеймс Уэбб» — компактные объекты, получившие название «маленькие красные точки». Их видели только в самых дальних уголках Вселенной. Большинство возникло в первый миллиард лет после Большого взрыва, и ученые предполагали, что такие источники представляют собой небольшие компактные галактики. Однако международная команда астрономов пришла к иному выводу. Они предположили, что на самом деле «маленькие красные точки» — черные дыры, окруженные массивной газовой оболочкой.
Исследователи доказали, что влияние больших сделок на рынок описывается квадратичной зависимостью. Основой для анализа стали данные Токийской биржи.
В России существуют тысячи рабочих мест с вредными и опасными условиями труда. На шахтах, металлургических заводах, в авиастроении люди годами находятся в условиях сильного шума, вибрации, запыленности и контакта с химикатами, что наносит серьезный ущерб здоровью. Однако существующие методы оценки рисков оказываются неэффективными для прогнозирования заболеваний, поскольку работают с усредненными показателями группы, а обязательные медосмотры определяют уже наступившую болезнь. Такая система лечит последствия, но не предотвращает причину. Ученые Пермского Политеха, управления Роспотребнадзора и ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения разработали программу, которая прогнозирует индивидуальные профессиональные риски здоровью для каждого конкретного работника с точностью 89%.
С 2010-х в «Роскосмосе» говорили: будущая РОС сможет пролетать над полюсом, что даст ей возможности для новых научных экспериментов. Но вскоре после того, как в ноябре 2025 года Россия временно лишилась возможности запускать людей в космос, эта позиция изменилась. В результате запускать космонавтов с космодромов нашей страны станет довольно сложно.
На скалистых берегах аргентинской Патагонии разворачивается настоящая драма. Магеллановы пингвины, долгое время чувствовавшие себя в безопасности на суше в своих многотысячных колониях, столкнулись с новым и беспощадным врагом. Их извечные морские страхи — касатки и морские леопарды — теперь блекнут перед угрозой, пришедшей из глубины материка. Виновник переполоха — грациозный и мощный хищник, недавно вернувшийся на эти земли после долгого изгнания.
Позавчера, 27 ноября 2025 года, при запуске космонавтов к МКС на стартовую площадку № 31 упала кабина обслуживания стартового комплекса. Это означает, что новые пуски оттуда до починки невозможны. К сожалению, в 2010-х годах, в рамках «оптимизации» расходов, резервную площадку (с которой летал Юрий Гагарин) упразднили. Поэтому случилось беспрецедентное: в XXI веке страна с пилотируемой космической программой осталась без средств запуска людей на орбиту. Пока ремонт не закончится, проблема сохранится. Чем это может грозить?
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии