Unsicherheit "gestalten" - Umgehen mit Heisenberg: Modulare Messungen eröffnen neue Möglichkeiten für Quanten-Sensoren

Ein Forschungsteam aus Australien und Großbritannien hat eine Messmethode demonstriert, die das Heisenbergsche Unschärfeprinzip nicht verletzt, sondern „umgeht“. Anstatt sich auf absolute Werte von Position und Impuls zu konzentrieren, wird nur die Abweichung (modulare Größe) im Vergleich zu einer bestimmten Skala betrachtet, wodurch unnötige Gesamtinformationen verworfen werden und die Genauigkeit des gewünschten Teils erhöht wird. Ein einzelnes gefangenes Ion wird in einen Gitterzustand geformt, und aus dem seitlichen Verrutschen oder der Neigung des Gitters, das durch eine winzige Kraft verursacht wird, werden gleichzeitig Änderungen in Position und Impuls geschätzt. Die Empfindlichkeit beträgt etwa 10 Yoktonewton, was kein Weltrekord ist, aber die Tatsache, dass ein kleines und einfaches Gerät eine hohe Empfindlichkeit zeigt, ist von Bedeutung. Die Anwendungen sind vielfältig, darunter Navigation in Umgebungen ohne GPS, Atomuhren und medizinische Bildgebung. In sozialen Netzwerken gibt es sowohl Witze im Zusammenhang mit „Breaking Bad“ als auch ernsthafte Diskussionen, die an Messungen im LIGO-Maßstab erinnern. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Forschung nicht das „Prinzip verbogen“ hat, sondern ein neues Werkzeug für das Quanten-Sensing präsentiert, indem sie die „Verteilung“ der Unschärfe gestaltet hat.