Fotografický kredit: Paderborn University, Besim Mazhiqi
Vědci z univerzity v Paderbornu vyvinuli novou metodu měření vzdáleností pro systémy, jako je GPS, pomocí nichž lze získat výsledky přesněji než kdy dříve. S pomocí kvantové fyziky tým vedený držitelkou Ceny Leibniz, profesorkou Christine Silberhornovou, úspěšně překonal takzvaný limit rozlišení, který způsobuje „šum“, který můžeme vidět například na fotografiích.
Jejich výsledky byly právě publikovány v časopise Fyzické ověření X Kvantové (((Jako PRX). v fyzikaJako online magazín vydavatele byl příspěvek také uveden s odborným pohledem – čest byla udělena pouze některým vybraným publikacím.
Fyzik Dr. Benjamin Brecht vysvětluje problém limitu rozlišení: „Při měření laserové vzdálenosti registruje detektor dva světelné impulsy různé intenzity s časovým rozdílem. Čím přesnější je měření času, tím přesněji lze určit vzdálenost. To za předpokladu, že čas mezi impulsy je větší než délka impulzů, to funguje dobře. “
Jak však vysvětluje Brecht, problémy nastanou, když se pulzy překrývají: „Pak již nemůžete měřit časový rozdíl pomocí konvenčních metod. Toto se nazývá „limit rozlišení“ a jedná se o dobře známý efekt na fotografiích. Velmi malé struktury nebo textury již nelze vyřešit. Je to stejný problém – pouze s pozicí, ne s časem. “
Podle Brechta je další výzvou určit různé intenzity dvou světelných impulsů současně s jejich časovým rozdílem a časem příjezdu. Ale to je přesně to, čeho vědci dosáhli – „s kvantově omezenou přesností,“ dodává Brecht. Ve spolupráci s partnery z České republiky a Španělska byli paderbornští fyzici dokonce schopni měřit tyto hodnoty, když se pulzy překrývaly o 90 procent.
Brecht říká: „To je daleko za hranicí rozlišení. Přesnost měření je 10 000krát lepší. Pomocí metod z kvantové teorie informací můžeme najít nové formy měření, které překonávají limity zavedených metod. “
Tato zjištění by mohla v budoucnu umožnit významné zlepšení přesnosti aplikací, jako je LIDAR, metoda měření optické vzdálenosti a rychlosti a GPS. Bude však nějakou dobu trvat, než bude připraven na trh, zdůrazňuje Brecht.
Odkaz: „Dosažení konečného rozlišení kvantového načasování“, autor: Vahid Ansari, Benjamin Brecht, Jano Gil-Lopez, John M. Donohue, Jaroslav Řeháček, Zdeněk Hradil, Luis L. Sánchez-Soto a Christine Silberhorn, 4. ledna 2021, Jako PRX.
DOI: 10.1103 / PRXQuantum.2.010301