El uso de efectos cuánticos para lograr mediciones de alta precisión.La metrología cuántica es la ciencia que utiliza propiedades de la mecánica cuántica —como la superposición, el entrelazamiento y la compresión— para llevar la precisión de las mediciones más allá de los límites de la física clásica. En las mediciones clásicas, la precisión mejora con la raíz cuadrada del número de partículas utilizadas, pero las correlaciones cuánticas pueden romper esta barrera, logrando lo que se conoce como el límite de Heisenberg, donde la precisión escala linealmente con el número de partículas. Esto hace posible medir tiempo, frecuencia, fase y otras cantidades con una exactitud extraordinaria.
Los fundamentos teóricos se establecieron en la década de 1980 por Carlton Caves, quien demostró cómo la luz comprimida podía mejorar los detectores de ondas gravitacionales, y desde entonces el campo ha crecido con los avances en óptica cuántica y física atómica.
La idea clave es preparar un estado cuántico que sea altamente sensible al parámetro que se mide. Por ejemplo, en un interferómetro, un haz de luz puede dividirse en dos caminos, y la diferencia de fase entre ellos revela la cantidad de interés. Al inyectar un estado 'comprimido' de luz —donde la incertidumbre en una cuadratura se reduce a expensas de la otra— la medición de fase puede hacerse más precisa que con luz láser ordinaria. De manera similar, las partículas entrelazadas pueden usarse para medir una propiedad colectiva con menos ruido que las partículas independientes.
La metrología cuántica ya se utiliza en los relojes atómicos que definen el segundo, y es un componente crítico de los observatorios de ondas gravitacionales como LIGO, donde la luz comprimida mejora la sensibilidad a las ondulaciones del espacio-tiempo.
Las mediciones más precisas jamás realizadas —de las frecuencias de transición atómica— dependen de la metrología cuántica, logrando incertidumbres de menos de una parte en 10^18, equivalente a perder o ganar un segundo en la edad del universo.
