Missä kulkee kvanttiraja?

Nykyiselle mittaustarkkuudelle asettaa rajat kvanttifysiikka ja Heisenbergin epätarkkuusperiaate.

California Institute of Technologyn (Caltech) tutkijat ovat nyt löytäneet tavan tehdä kohdemittauksia, jotka ylittävät kvanttifysiikan asettamat rajat.

Mittauksiin liittyvästä taustakohinasta johtuen ei voi tietää objektin tarkkaa sijaintia mutta uusi tutkimus tarjoaa ratkaisun tunnistaa ja ohjata osan kohinasta pois mittausta häiritsemästä.

Professori Keith Schwabin johdolla tutkijat ryhtyivät etsimään tapaa ylittää epätarkkuusperiaate eli lisätä herkkyyttä mutta ei kohinaa. He kehittivät tavat ja rakenteet, joilla havaita kohinaa, joka syntyy mikroaaltojen sironnasta.

Levyrakenteella havaittiin yksittäisten fotonien tuottama mikroaaltokentän kvanttikohina, jonka aiheutti mikromekaanisen laitteen tärähtely satunnaisesti amplitudilla 10^{-15 metriä eli noin protonin halkaisijan verran.}

Havainnon avulla he saattoivat muuttaa elektronista resonaattoria, mekaanista laitetta ja matemaattista lähestymistapaa poistamaan värähtelevän metallilevyn paikan ja liikkeen kohinaa mittauksistaan.

Vaikka tämä kokeilu on perustutkimusta mikroaaltojen kvanttiluonteesta mekaanisessa laitteessa, Schwab toteaa, että tämän tyyppinen tutkimus voi jonain päivänä johtaa kvanttimekaniikan ilmiön havaintoon paljon suuremmissa mekaanisissa rakenteissa.

Lisäksi hän toteaa, että tämä saattaa mahdollistaa outojen kvanttimekaanisten ominaisuuksien kuten superposition ja lomittumisen demonstraatioon suurissa esineissä – esimerkiksi mahdollistaa makroskooppisen objektin olla kahdessa paikassa samaan aikaan.

 - Atomia pienemmät hiukkaset toimivat kvanttitavalla eli ne ovat aaltomaisia, joten niin voivat myös atomit ja kokonaiset molekyylit tehdä, koska ne ovat kokoelma atomeja, toteaa Schwab.

Erityisesti tutkijoita kiinnosta voisiko yhä suurempia esineitä saada käyttäytymään oudon aaltomaisuuden tavoin? Nyt alkuun tutkijat yrittävät selvittää, missä kulkee kvanttifysiikan ja perinteisen fysiikan raja?