1930年，德国理论物理学家维尔纳·海森堡提出了一个思想实验，现在被称为海森堡显微镜，试图说明为什么不可能以无限的精度测量原子的位置。他想象通过向原子等物体发射光来测量其位置。
光以波的形式传播，海森堡知道，当用于测量空间中某物的位置时，不同的波长可以给你不同程度的置信度。短波长可以比长波长提供更精确的测量，因此您需要使用具有微小波长的光来测量原子的位置，因为原子真的很小。但有一个问题：光也携带动量，短波长比长波长携带更多动量。
这意味着，如果你使用短波长的光来寻找原子，你将以所有的动量撞击原子，这会踢它，并有可能在此过程中完全改变它的位置（和其他属性）。使用更长的波长，原子的移动就会减少，但测量结果也会更加不确定。
您陷入了困境：任何测量都会改变您正在测量的内容，而更好的测量会带来更大的变化。
也可以制备原子处于所谓的纠缠状态，这意味着它们像单个原子一样合作行动，无论它们彼此相距多远。如果你推动其中一个，其余的就会像你单独推动它们一样移动。如果你用一些光照射一个原子来弄乱它，那么你通常会弄乱整个集合。
过去，这两种效应使得无法在不破坏排列和原子的情况下测量纠缠原子的排列方式。– 大概是为了某些特定目的而准备的，喜欢制作一台量子计算机。
但现在，由英国牛津大学 TJ Elliott 领导的物理学家提出了一种方法，可以在不扰乱纠缠的情况下测量一组纠缠原子的大尺度特性。它不是测量单个原子——这是永久禁止的——但它比物理学家以前所能做到的要多。
通常，当物理学家纠缠原子时，他们必须小心，原子在开始时或多或少都是相同的。如果那里有很多不同种类的原子，它们就会变得更难匹配，因此纠缠变得更加脆弱。
但仍然有可能形成稳定的纠缠原子团，其中有一些与主族不同的异常值，并且该论文的作者已经表明，这些异常值可用于测量有关主族的事物，而不会弄乱它们的纠缠。
这包括真正的基本信息，比如原子的密度——它们在纠缠时彼此之间的距离有多近，这在历史上一直是物理学家在个人实验中无法触及的。
以前，物理学家必须非常快速地测量一大堆纠缠的原子，而且他们必须承认，一旦测量到第一个原子，他们就正在改变周围的事物。更多的测量可能会检查更多的原子，但随着时间的推移，它们的不确定性会越来越大。
现在，他们所要做的就是测量异常值的行为，然后他们就可以弄清楚原子是如何分布的而不会造成混乱。在一定限度内，随着进行更多的测量，有关原子密度的知识会变得更好，而不是更糟。
诚然，测量仍然会改变一些事情（仍然使用光并且海森堡显微镜仍然适用），但测量不会像以前那样破坏整个系统。
这种测量异常值的方法为物理学家打开了一个新领域的窗口，他们以前只能看到纠缠原子做了什么，而看不到它们正在做什么。
研究人员模拟了一个简单的系统作为概念验证，但他们从数学上证明，这应该适用于纠缠起着关键作用的各种量子系统。对方法的微小改变就可以测量纠缠原子的磁化强度等特性，而不仅仅是它们的密度。
所有这些原子一开始就不应该在该族中。不错，物理学家。不错。
该研究已发表在期刊上物理评论A。
