Nel contesto del rilevamento quantistico, le variabili rilevanti sono l’energia e il tempo di arrivo di una particella quantistica. Il principio di indeterminazione di Heisenberg afferma che il prodotto dell’incertezza dell’energia (ΔE) e dell’incertezza del tempo (Δt) non può essere inferiore ad un certo valore, dato da:
ΔE * Δt ≥ h/4π
dove h è la costante di Plank.
Ciò significa che se un rilevatore è progettato per avere una misurazione dell'energia molto precisa, deve accettare un'incertezza maggiore nel tempo di arrivo, e viceversa. In altre parole, esiste un limite fondamentale alla sensibilità di un rilevatore quantistico nel distinguere tra la presenza o l’assenza di un singolo quanto di energia.
Nonostante questo limite fondamentale, i rilevatori quantistici possono raggiungere una sensibilità notevole attraverso varie tecniche e metodologie. Ad esempio, alcuni rilevatori utilizzano materiali e dispositivi sofisticati, come superconduttori o nanostrutture di semiconduttori, per ridurre al minimo il rumore e migliorare il rilevamento del segnale. Inoltre, tecniche come l'amplificazione lock-in e il raffreddamento criogenico vengono utilizzate per ridurre il rumore termico e aumentare la sensibilità del rilevatore.
I continui progressi nelle tecnologie e nei materiali quantistici continuano ad ampliare i limiti della sensibilità dei rilevatori quantistici. Questi sviluppi sono cruciali per varie applicazioni, tra cui la metrologia quantistica, l’elaborazione delle informazioni quantistiche e i test fondamentali della meccanica quantistica. Sfruttando le proprietà dei sistemi quantistici, i ricercatori mirano a sviluppare rilevatori in grado di rilevare e manipolare i quanti con precisione e sensibilità senza precedenti.
