1930年，德國理論物理學家維爾納·海森堡提出了一個思想實驗，現在被稱為海森堡顯微鏡，試圖說明為什麼不可能以無限的精度測量原子的位置。 他想像透過向原子等物體發射光來測量其位置。
光以波的形式傳播，海森堡知道，當用於測量空間中某物的位置時，不同的波長可以給你不同程度的置信度。 短波長可以比長波長提供更精確的測量，因此您需要使用具有微小波長的光來測量原子的位置，因為原子真的很小。但有一個問題：光也攜帶動量，短波長比長波長攜帶更多動量。
這意味著，如果你使用短波長的光來尋找原子，你將以所有的動量撞擊原子，這會踢它，並有可能在此過程中完全改變它的位置（和其他屬性）。 使用更長的波長，原子的移動就會減少，但測量結果也會更不確定。
您陷入了困境：任何測量都會改變您正在測量的內容，而更好的測量會帶來更大的變化。
也可以製備原子處於所謂的糾纏狀態，這意味著它們像單個原子一樣合作行動，無論它們彼此相距多遠。 如果你推動其中一個，其餘的就會像你單獨推動它們一樣移動。 如果你用一些光照射一個原子來弄亂它，那麼你通常會弄亂整個集合。
過去，這兩種效應使得無法在不破壞排列和原子的情況下測量糾纏原子的排列方式。– 大概是為了某些特定目的而準備的，喜歡製作一台量子計算機。
但現在，由英國牛津大學 TJ Elliott 領導的物理學家提出了一種方法，可以在不擾亂糾纏的情況下測量一組糾纏原子的大尺度特性。 它不是測量單個原子——這是永久禁止的——但它比物理學家以前所能做到的要多。
通常，當物理學家糾纏原子時，他們必須小心，原子在開始時或多或少都是相同的。 如果那裡有很多不同種類的原子，它們就會變得更難匹配，因此糾纏變得更加脆弱。
但仍然有可能形成穩定的糾纏原子團，其中有一些與主族不同的離群值，並且該論文的作者已經表明，這些離群值可以用來測量有關主族的事物，而不會弄亂它們的糾纏。
這包括真正的基本訊息，例如原子的密度——它們在糾纏時彼此之間的距離有多近，這在歷史上一直是物理學家在個人實驗中無法觸及的。
以前，物理學家必須非常快速地測量一大堆糾纏的原子，而且他們必須承認，一旦測量到第一個原子，他們就正在改變周圍的事物。 更多的測量可能會檢查更多的原子，但隨著時間的推移，它們的不確定性會越來越大。
現在，他們所要做的就是測量異常值的行為，然後他們就可以弄清楚原子是如何分佈的而不會造成混亂。 在一定限度內，隨著進行更多的測量，有關原子密度的知識會變得更好，而不是更糟。
誠然，測量仍然會改變一些事情（仍然使用光並且海森堡顯微鏡仍然適用），但測量不會像以前那樣破壞整個系統。
這種測量異常值的方法為物理學家打開了一個新領域的窗口，他們以前只能看到糾纏原子做了什麼，而看不到它們正在做什麼。
研究人員模擬了一個簡單的系統作為概念驗證，但他們從數學上證明，這應該適用於糾纏起著關鍵作用的各種量子系統。 對方法的微小改變就可以測量糾纏原子的磁化強度等特性，而不僅僅是它們的密度。
所有這些原子一開始就不應該在該族中。 不錯，物理學家。 不錯。
該研究已發表在期刊上物理評論A。
