Målebackaction

Målebackaction är den störning som uppstår i ett fysiskt system till följd av själva mätprocessen. Inom kvantmekaniken krävs ett samspel mellan systemet och mätinstrumentet för att erhålla information, och detta samspel förändrar oftast systemets tillstånd. Backaction är nära kopplat till Heisenbergs osäkerhetsprincip, som säger att vissa par av konjugata variabler inte kan mätas samtidigt med arbitrary precision.

I kvantsystem uppstår backaction särskilt när mätningar är starka, så kallade projektiva mätningar, där systemet kollapsar till ett eigenvärde av den mätta variabeln och störningar sprids till konjugata variabler. Även vid svaga eller kontinuerliga mätningar finns backaction, ofta beskriven som tillskott av brus. Moderna formaliseringar använder kvantoperationer (Kraus-operatorer) och POVM:er för att beskriva hur mätningen påverkar tillståndet. Relevanta teoretiska utvecklingar inkluderar reformuleringar av mått och störning i Heisenbergs princip, där Ozawas relation utmanar äldre enklare utsagor om mätfel och störning.

Forskning kring målebackaction syftar till att förstå och reducera den begränsningen den sätter på känsliga mätningar. Begreppet inkluderar kvantnon-demolition-mätningar (QND), där den mätta variabeln bevaras under mätningen, samt backaction-evading-mätningar som försöker minska störningen på den observerade kvantvariabeln. I praktiken spelar målebackaction en central roll i kvantmetrologi och i utvecklingen av sensorer och kvantinformationsteknik, där den sätter en grundläggande ljudbarhet för mätprecision.

Exempel på tillämpningar finns inom optomekanik, gravitationsvågsdetektering och extremt precisa tidsmätningar, där förståelse av målebackaction möjliggör bättre design av experiment och förbättrade brusreduceringstekniker.