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我國科學(xué)家首次實(shí)現(xiàn)海森堡極限的量子精密測量
星之球科技 來源:激光之家2018-02-01 我要評論(0 )
記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉,該校郭光燦院士團(tuán)隊(duì)近期在量子精密測量方向取得重要進(jìn)展,團(tuán)隊(duì)成員李傳鋒、陳耕等人設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了一
記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉,該校郭光燦院士團(tuán)隊(duì)近期在量子精密測量方向取得重要進(jìn)展,團(tuán)隊(duì)成員李傳鋒、陳耕等人設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了一種全新的量子弱測量方法,實(shí)現(xiàn)了海森堡極限精度的單光子克爾效應(yīng)測量。這是國際上首個在實(shí)際測量任務(wù)中達(dá)到海森堡極限精度的工作,可利用的光子數(shù)達(dá)到10萬個。國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然 通訊》日前發(fā)表了該成果。
量子精密測量是量子信息科學(xué)的一個重要方向,旨在利用量子資源和效應(yīng)實(shí)現(xiàn)超越經(jīng)典方法的測量精度。該領(lǐng)域之前的一個重要發(fā)現(xiàn),是以多光子糾纏態(tài)為探針,實(shí)現(xiàn)海森堡極限精度的光相位測量。但由于實(shí)驗(yàn)上很難制備出光子數(shù)大于10的糾纏態(tài),這種方法原理上可以演示超越標(biāo)準(zhǔn)量子極限的可能性,但不具有實(shí)際測量能力。
近期,李傳鋒研究組創(chuàng)新思路,重新設(shè)計了標(biāo)準(zhǔn)測量方案,他們把制備混態(tài)探針和測量虛部弱值技術(shù)相結(jié)合,實(shí)驗(yàn)上成功達(dá)到了海森堡極限精度,并可以用來測量單個光子在商用光子晶體光纖中引起的克爾效應(yīng)。這種方法無需利用糾纏等量子資源,所用探針來源于常規(guī)的激光脈沖,從而擺脫了光子數(shù)的限制。在實(shí)驗(yàn)中,研究組利用含有約10萬個光子的激光脈沖,測量商用光子晶體光纖的單光子克爾系數(shù)精度達(dá)到了10-10弧度,比此前經(jīng)典方法測量的最高精度提高了兩個量級。
據(jù)介紹,該研究成果展現(xiàn)了量子精密測量的技術(shù)優(yōu)勢,實(shí)驗(yàn)中光子的利用率約為16%。下一步,研究組將在如何提高光子利用率方面深入探索。
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