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我國科學家首次實現海森堡極限的量子精密測量
2018-01-12 13:45:12 來源: 新華網
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  新華社合肥1月12日電(記者 徐海濤)記者從中國科學技術大學獲悉,該校郭光燦院士團隊近期在量子精密測量方向取得重要進展,團隊成員李傳鋒、陳耕等人設計並實現了一種全新的量子弱測量方法,實現了海森堡極限精度的單光子克爾效應測量。這是國際上首個在實際測量任務中達到海森堡極限精度的工作,可利用的光子數達到10萬個。國際權威學術期刊《自然·通訊》日前發表了該成果。

  量子精密測量是量子信息科學的一個重要方向,旨在利用量子資源和效應實現超越經典方法的測量精度。該領域之前的一個重要發現,是以多光子糾纏態為探針,實現海森堡極限精度的光相位測量。但由于實驗上很難制備出光子數大于10的糾纏態,這種方法原理上可以演示超越標準量子極限的可能性,但不具有實際測量能力。

  近期,李傳鋒研究組創新思路,重新設計了標準測量方案,他們把制備混態探針和測量虛部弱值技術相結合,實驗上成功達到了海森堡極限精度,並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。這種方法無需利用糾纏等量子資源,所用探針來源于常規的激光脈衝,從而擺脫了光子數的限制。在實驗中,研究組利用含有約10萬個光子的激光脈衝,測量商用光子晶體光纖的單光子克爾係數精度達到了10-10弧度,比此前經典方法測量的最高精度提高了兩個量級。

  據介紹,該研究成果展現了量子精密測量的技術優勢,實驗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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【糾錯】 責任編輯: 聶晨靜
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