科學家們首次成功地將量子力學的兩個“最詭異”的特徵結合起來，製造出更好的量子傳感器：原子之間的糾纏和原子的離域。愛因斯坦最初將糾纏稱為在一定距離內產生幽靈般的作用——量子力學的奇怪效應，其中發生在一個原子身上的事情會以某種方式影響著另一個原子。糾纏是量子計算機、量子模擬器和量子傳感器的核心。量子力學的第二個相當詭異的方面是離域化，即單個原子可以同時位於多個地方。

正如他們最近在發表的論文中所描述的，科學家們將糾纏和離域的幽靈結合起來，實現了一種物質波干涉儀，該干涉儀可以以超過標準量子極限（量子水平上實驗測量精度的極限）的精度檢測加速度。通過加倍使用這些幽靈，未來的量子傳感器將能夠提供更精確的導航，探索所需的自然資源，更精確地確定基本常數，如精細結構和引力常數，更精確地尋找暗物質，甚至有一天能探測到引力波。

要使兩個物體糾纏在一起，通常必須使它彼此非常接近，以便相互作用。科學家們已經學會了如何使數千至數百萬個原子糾纏，即使它們相距毫米或更大。他們通過使用反射鏡之間的光（稱為光學腔）來實現這一點，使信息在原子之間跳躍，並將它們編織成糾纏狀態。使用這種獨特的基於光的方法，他們創造並觀察到了原子、光子或固態系統中產生的一些最高度糾纏態。

該小組設計了兩種不同的實驗方法，這兩種方法都在他們最近的研究中得到了應用。在第一種稱為量子非破壞測量的方法中，他們對與其原子相關的量子噪聲進行預測量，然後從最終測量中減去量子噪聲。在第二種方法中，注入到腔中的光使原子經歷單軸扭曲，在這個過程中，每個原子的量子噪聲與所有其他原子的量子噪音相互關聯，這樣它們就可以合力變得更安靜。

當今最精確的量子傳感器之一是物質波干涉儀。其想法是，通過吸收和不吸收激光，利用光脈衝使原子同時移動和不移動。這導致原子隨時間同時處於兩個不同的位置。正如科學家們解釋的那樣，“我們向原子發射激光束，所以我們實際上將每個原子的量子波包分成兩部分，換句話說，粒子實際上同時存在於兩個不同的空間中。“隨後的激光脈衝會逆轉將量子波包聚在一起的過程，這樣，環境中的任何變化，例如加速度或旋轉，都可以通過發生在原子波包的兩部分上的可測量的干涉量來感知，就像普通干涉儀中的光場一樣，但這裡的德布羅意波，或由材料製成的波三。

通過學習如何在光學腔中操作物質波干涉儀，科學家們能夠利用光與物質的相互作用，在不同原子之間產生糾纏，從而更安靜、更精確地測量重力加速度。這是第一次有人能夠觀察到物質波干涉儀，其精度超過了由未糾纏原子的量子噪聲設定的標準量子精度極限。