a, Experimentuppställning. Fotoner vid 702 nm från en enda-mode-fiber (SMF) kopplas ur och kollimeras i ett Gauss-läge i fritt utrymme. Den robusta svaga mätningen erhålls med hjälp av n =7 identiska block som sätts efter den initiala polariserande stråldelaren (PBS). En 2D-rumslig upplösningsdetektor (en EM-CCD-kamera som arbetar i fotonräkningsregim) bestämmer fotons slutliga position. b, Schematisk för vart och ett av n =7 blocken som förverkligar RWM:en halvvågsplatta (HWP) är ansvarig för förvalet, ett par dubbelbrytande kristaller (BC) implementerar den svaga kopplingen mellan polariseringen (mätt observerbar) och den transversala momenten (mätanordningen) hos fotonen, och slutligen förverkligar en polariserande platta (Pol) eftervalet. c, Mätning av ett avvikande svagt värde med ett enda klick. De gula heldragna linjerna anger gränserna för egenvärdespektrumet för den uppmätta observerbara (dvs polariseringen av fotonen vid n =7 gånger). Vid lämpligt för- och efterval, det teoretiskt förväntade värdet (18,7) markeras med en grön streckad linje, medan de vita pixlarna och de röda osäkerhetsfältet visar experimentet med ett skott 21,4 ± 4,5. Upphovsman:Enrico Rebufello, Fabrizio Piacentini, Alessio Avella, Muriel A. de Souza, Marco Gramegna, Jan Dziewior, Eliahu Cohen, Lev Vaidman, Ivo Pietro Degiovanni, och Marco Genovese
Inom kvantmätning, svaga värden, introducerades 1988 av Aharonov, Albert och Vaidman (AAV), representerar ett mycket spännande och förvirrande paradigm, med många egenskaper i skarp kontrast till traditionella (projektiva) kvantmätningar.
Genom att försvaga kopplingen mellan uppmätt partikel och mätanordning, och utnyttja lämpligt för- och efterval, AAV visade att det var möjligt att erhålla ett värde på 100 medan (svagt) mäts spinnet av en ½-spin partikel.
Ett sådant resultat erhölls efter medelvärde på flera mätningar på identiskt för- och efterselekterade partiklar; därav, en debatt startade om enpartikel/statistisk karaktär av svaga värden samt om deras 'kvantitet', inom den mer allmänna diskussionen om svaga värden som ett verktyg för att förstå själva grunden för kvantmekaniken.
I en ny artikel publicerad i Ljusvetenskap och applikation , ett team av forskare under ledning av Dr. Marco Genovese från italienska metrologiska institutet INRIM (Turin, Italien), i samarbete med människor från det brasilianska metrologiska institutet INMETRO (Rio de Janeiro, Brasilien), Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching, Tyskland), Bar-Ilan-universitetet (Ramat Gan, Israel), och Tel-Aviv University (Tel-Aviv, Israel), kastar nytt ljus över denna decennier gamla debatt, med ett kvantoptiskt experiment som mäter, för första gången, ett avvikande svagt värde med en enda detekteringshändelse, utan någon statistik.
Detta erhölls genom att förverkliga ett nytt mätparadigm som kallades Robust Weak Measurement, implementerat som ett iterativt protokoll där den uppmätta partikeln (en foton, i vårt fall) går igenom en sekvens av n block, var och en genomför förvalet, svaga kopplings- och eftervalsmekanismer.
På det här sättet, den uppmätta observerbara är "summan av polarisationsvariabler för samma foton vid n olika tidpunkter, med den rumsliga frihetsgraden för denna enda foton som spelar mätanordningens roll. "
"Den experimentella installationen består av en uppsättning n =7 block där ett dubbelbrytande kristallpar inser den svaga interaktionen, föregås av en halvvågsplatta och följt av en polariserande platta. Medan den polariserande plattan utför eftervalet, halvvågsplattan roterar polariseringen av fotonen som går ut från föregående block för att ställa in förvalstillståndet. EM-CCD placerad i slutet av n =7-blocken detekterar fotonets ankomstposition. "
"Vi mätte en observerbar med egenvärden i intervallet [-7, 7]. Det svaga värdet av det observerbara i det för- och eftervalda systemet på vilket en enda klickmätning utfördes var 18,7, och vårt enda klick gav 21,4 ± 4,5. "
"Våra resultat betonar det icke-statistiska, enpartikelnatur av svaga värden, visar hur en enda klickmätning kan ge en uppskattning av svagt värde även för avvikande svaga värden. Vidare, detta experiment föreslår en livskraftig möjlighet för amplifieringsmetoder som effektivt minskar osäkerhetsbidraget i samband med mätningen av pekaren. Detta banar väg för framtida praktiska tillämpningar av det robusta svaga mätparadigmet. "
