物理學家藉助回溯性測量繞過了海森堡極限

编辑者: Svitlana Velhush

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在量子物理學中,同時精確測量粒子的位置與動量是不可能的——海森堡不確定性原理正是如此主張。然而,中國山西大學的一個團隊表明,若不只向前看、也向時間的過去回望,這一限制便可被繞過。

研究人員將52億個銣原子收集在一個小型玻璃腔室中。雷射將它們的自旋排列成一個統一的量子系統,隨後第二道雷射測量了位置與動量。科學家並未採用常規方法,而是使用了弱測量,同時納入所關注時刻之前與之後的數據。實驗連續進行了84分鐘。

結果超出了預期:對非對易變數的估計精度比海森堡極限高出20%。不確定性原理並未因此被違背——只是機率的計算方式不同了,將系統的「過去」與「未來」一併納入考量。

這裡常用的類比是:僅憑一顆球在某一時刻的位置,去猜測它的軌跡。若再加入關於球此前在哪裡、之後又將飛往何處的資訊,不確定性便會急劇下降。實驗中的回溯性方案正是這樣運作的。

這為更精確的量子感測器與時鐘開闢了道路,而在這些領域中,回溯性數據早已司空見慣。未來,該方法可藉由糾纏加以強化,但目前它仍停留在預印本階段。

研究結果於2026年十一月發表在 arXiv 的預印本上,尚未經過同行評審。該團隊指出,這一方法將軌跡與糾纏策略結合起來,用於量子增強的探測。

若能重新思考測量過程本身,量子計量學的根本限制便並不像人們所認為的那樣嚴苛。

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來源

  • Physicists Say They've Sidestepped a Nearly 100-Year-Old Quantum Limit Using Hindsight

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