Pesquisadores da Griffith University demonstraram um procedimento para fazer medições precisas de velocidade, aceleração, propriedades materiais e até ondas de gravidade possíveis, aproximando-se da sensibilidade máxima permitida pelas leis da física quântica.

Publicado em Nature Communications , o trabalho viu a equipe Griffith, liderado pelo professor Geoff Pryde, trabalhar com fótons (partículas únicas de luz) e usá-los para medir a distância extra percorrida pelo feixe de luz, em comparação com seu feixe de referência parceiro, enquanto passava pela amostra sendo medida - um cristal fino.

Os pesquisadores combinaram três técnicas - emaranhamento (um tipo de conexão quântica que pode existir entre os fótons), passando os feixes para frente e para trás ao longo do caminho de medição, e uma técnica de detecção especialmente projetada.

"Cada vez que um fóton passa pela amostra, faz uma espécie de mini-medição. A medição total é a combinação de todas essas mini-medições, "disse o Dr. Sergei Slussarenko de Griffith, quem supervisionou o experimento. "Quanto mais vezes os fótons passam, mais precisa se torna a medição.

“Nosso esquema servirá como um modelo para ferramentas que podem medir parâmetros físicos com uma precisão que é literalmente impossível de alcançar com os dispositivos de medição comuns.

O autor principal do artigo, Dr. Shakib Daryanoosh, disse que este método pode ser usado para investigar e medir outros sistemas quânticos.

"Estes podem ser muito frágeis, e cada fóton sonda que enviamos iria perturbá-lo. Nesse caso, usar poucos fótons, mas da maneira mais eficiente possível, é fundamental e nosso esquema mostra como fazer exatamente isso, " ele disse.

Embora uma estratégia seja apenas usar o máximo de fótons possível, isso não é suficiente para atingir o desempenho final. Por isso, é necessário também extrair a quantidade máxima de informações de medição por passagem de fóton, e é isso que o experimento Griffith alcançou, chegando muito mais perto do chamado limite de precisão de Heisenberg do que qualquer outro experimento comparável.

O erro restante é devido a imperfeição experimental, como o esquema desenhado pelo Dr. Daryanoosh e Professor Howard Wiseman, é capaz de atingir o limite exato de Heisenberg, em teoria.

"O que é realmente bom sobre essa técnica é que ela funciona mesmo quando você não tem uma boa estimativa inicial para a medição, "O Prof. Wiseman disse." O trabalho anterior se concentrou principalmente no caso em que é possível fazer uma boa aproximação inicial, mas isso nem sempre é possível. "

Algumas etapas extras são necessárias antes que esta demonstração de prova de princípio possa ser aproveitada fora do laboratório.

A produção de fótons emaranhados não é simples com a tecnologia atual, e isso significa que ainda é muito mais fácil usar muitos fótons de forma ineficiente, em vez de cada conjunto de fótons emaranhados da melhor maneira possível.

Contudo, de acordo com a equipe, as idéias por trás dessa abordagem podem encontrar aplicações imediatas em algoritmos de computação quântica e pesquisa em ciência fundamental.

O esquema pode ser estendido a um número maior de fótons emaranhados, onde a diferença do limite de Heisenberg sobre o limite normalmente alcançável é mais significativa.