No campo da medição quântica, valores fracos, introduzido em 1988 por Aharonov, Albert e Vaidman (AAV), representam um paradigma intrigante e intrigante, com muitas propriedades em nítido contraste com as medições quânticas tradicionais (projetivas).

Ao enfraquecer o acoplamento entre a partícula medida e o dispositivo de medição, e explorar pré e pós-seleção adequada, AAV demonstrou que foi possível obter um valor de 100 medindo (fracamente) o spin de uma partícula de ½ spin.

Esse resultado foi obtido após calcular a média de várias medições em partículas pré e pós-selecionadas identicamente; portanto, um debate começou sobre a natureza estatística de uma única partícula de valores fracos, bem como sobre sua 'quanticidade', dentro da discussão mais geral sobre valores fracos como uma ferramenta para compreender os próprios fundamentos da mecânica quântica.

Em um novo artigo publicado em Ciência leve e aplicação , uma equipe de pesquisadores liderada pelo Dr. Marco Genovese do instituto metrológico italiano INRIM (Torino, Itália), em colaboração com pessoas do instituto metrológico brasileiro INMETRO (Rio de Janeiro, Brasil), o Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching, Alemanha), a Universidade Bar-Ilan (Ramat Gan, Israel), e a Universidade de Tel-Aviv (Tel-Aviv, Israel), lança uma nova luz sobre este debate de décadas, com um experimento de óptica quântica medindo, pela primeira vez, um valor fraco anômalo com um único evento de detecção, sem quaisquer estatísticas.

Isso foi obtido através da realização de um novo paradigma de medição denominado Robust Weak Measurement, implementado como um protocolo iterativo no qual a partícula medida (um fóton, no nosso caso) passa por uma sequência de n blocos, cada um implementando a pré-seleção, mecanismos de acoplamento e pós-seleção fracos.

Desta maneira, o observável medido é "a soma das variáveis ​​de polarização do mesmo fóton em n tempos diferentes, com o grau de liberdade espacial desse único fóton desempenhando o papel de dispositivo de medição. "

"A configuração experimental é composta por um conjunto de n =7 blocos em que um par de cristais birrefringentes realiza a interação fraca, precedido por uma placa de meia onda e seguido por uma placa polarizadora. Enquanto a placa polarizadora realiza a pós-seleção, a placa de meia onda gira a polarização do fóton que sai do bloco anterior para definir o estado de pré-seleção. O EM-CCD colocado no final dos n =7 blocos detecta a posição de chegada do fóton. "

"Medimos um observável com valores próprios no intervalo [-7, 7]. O valor fraco do observável do sistema pré e pós-selecionado no qual uma medição de clique único foi realizada foi 18,7, e nosso único clique rendeu 21,4 ± 4,5. "

"Nossas descobertas enfatizam o não-estatístico, natureza de partícula única de valores fracos, demonstrando como uma medição de clique único pode fornecer uma estimativa de valor fraco, mesmo para valores fracos anômalos. Além disso, este experimento sugere uma possibilidade viável para métodos de amplificação reduzindo efetivamente a contribuição da incerteza associada à medição do ponteiro. Isso abre caminho para futuras aplicações práticas do paradigma de medição robusta e fraca. "