Forskare vid Paderborn University har utvecklat en ny metod för avståndsmätning för system som GPS, som uppnår mer exakta resultat än någonsin tidigare. Med hjälp av kvantfysik, laget under ledning av Leibnizprisvinnaren professor Christine Silberhorn har framgångsrikt övervunnit den så kallade upplösningsgränsen, vilket orsakar "bruset" vi kan se på foton, till exempel. Deras resultat har just publicerats i den akademiska tidskriften Fysisk granskning X Quantum ( PRX Quantum ).

Fysikern Dr. Benjamin Brecht förklarar problemet med upplösningsgränsen:"I laseravståndsmätningar registrerar en detektor två ljuspulser med olika intensitet med en tidsskillnad. Ju mer exakt tidsmätningen är, desto mer exakt kan avståndet bestämmas. Om tidsintervallet mellan pulserna är större än pulslängden, det fungerar bra. "Problem uppstår, dock, som Brecht förklarar, om pulserna överlappar varandra:"Då kan du inte längre mäta tidsskillnaden med konventionella metoder. Detta kallas" upplösningsgränsen "och är en välkänd effekt på foton. Mycket små strukturer eller texturer kan inte längre lösas. Det är samma problem - bara med position snarare än tid. "

Ytterligare en utmaning, enligt Brecht, är att bestämma de olika intensiteterna hos två ljuspulser, samtidigt med deras tidsskillnad och ankomsttid. Men det är precis vad forskarna har lyckats göra-"med kvantbegränsad precision, "tillägger Brecht. Arbetar med partners från Tjeckien och Spanien, Paderborn -fysikerna kunde till och med mäta dessa värden när pulserna överlappade med 90 procent. Brecht säger:"Detta är långt bortom upplösningsgränsen. Mätningens precision är 10, 000 gånger bättre. Med hjälp av metoder från kvantinformationsteori, vi kan hitta nya mätformer som övervinner begränsningarna för etablerade metoder. "

Dessa resultat kan möjliggöra betydande förbättringar i framtiden av precisionen i applikationer som LIDAR, en metod för optisk avstånds- och hastighetsmätning, och GPS. Det kommer att ta lite tid, dock, innan detta är klart för marknaden, påpekar Brecht.