科學家們正在重新塑造量子不確定性，以繞過著名的海森堡不確定性原則所施加的限制。這項研究為發展超精確的量子傳感器開啟了新機會，這種傳感器能夠在 GPS 無法使用的環境中（例如潛艇、地下或太空飛行）提高導航的準確性。它還可以幫助提升生物和醫學成像，監測材料和重力系統，或探測基本物理現象。海森堡不確定性原則於 1927 年首次提出，這一結果可能成為未來超精確傳感器技術的基礎，這些技術在導航、醫學和天文學領域具有廣泛的應用。
根據悉尼大學納米研究所及物理學院的 Dr Tingrei Tan 所述，「可以將不確定性想像成氣球中的空氣。你無法在不撐破氣球的情況下去除它，但你可以將它擠壓到氣球的其他部分。」這項研究的核心在於，科學家們將不可避免的量子不確定性推向那些不重要的領域（例如位置和動量的大範圍跳躍），以便可以更精確地測量我們所關心的細節。海森堡不確定性原則指出，無法同時以無限精確度確定某些物理量的成對特性，例如粒子的位置信息和動量。換句話說，這意味著在不確定性中總是存在一種取捨：當一個特性被精確定位時，另一個特性的確定性則會降低。
物理學家們使用時鐘的比喻來解釋他們的發現。想像一個普通的時鐘有兩個指針：時針和分針。現在想像這個時鐘只有一根指針。如果是時針，你可以知道當前是幾點，但對分鐘的讀數則相對模糊。相對地，如果這個時鐘只有分針，你可以非常準確地讀取分鐘，但卻失去了關於當前小時的整體上下文。根據研究者的說法，這種「模組化」的測量方式在交換一些全局信息的同時，獲得了更精細的細節。來自悉尼大學量子控制實驗室的首席作者 Dr Christophe Valahu 表示：「通過在量子系統中應用這一策略，我們能夠更精確地測量粒子的位置和動量變化。我們放棄了全局信息，但獲得了以空前的靈敏度檢測微小變化的能力。」
研究人員透露，他們通過使用陷阱離子的微小振動運動來實施這一傳感協議，這是量子等同於擺的一種形式。他們將離子準備在「網格狀態」中，這是一種最初為錯誤更正量子計算開發的量子狀態。透過這一方法，他們展示了位置和動量可以一起測量，而其精度超越了「標準量子極限」，即僅使用經典傳感器所能達到的最佳水平。儘管目前仍處於實驗室階段，但這項實驗展示了未來針對微小信號測量的新框架。根據發布的資料，這項技術並非取代現有方法，而是為量子傳感工具箱增添了一個互補的工具。
