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我国学者研究分布式量子精密测量取得重要进展

新华网 2020-12-02 作者:徐海涛

  记者从中国科学技术大学获悉,该校潘建伟院士与同事陈宇翱、徐飞虎等人利用多光子量子纠缠技术,近期首次实现分布式量子相位估计的实验验证,为未来构建基于量子网络的高精度量子传感奠定了基础。国际学术知名期刊《自然·光子学》日前发表了该成果。

  分布式传感是一种可同时执行远程空间多节点精密测量任务的重要技术,在生活、科研和工程等领域有广泛应用,比如监测桥梁、飞机等大型结构的应力场、温度场分布等。

  近年来,随着量子科技的蓬勃发展,传感技术也开始迈入量子化时代。量子网络是面向未来的重要应用,可以执行各类远程多节点任务,当对多个空间分布的参量进行测量时,量子传感能够实现超越传统统计极限的测量精度。但是,分布式量子传感面临一个技术难题:如何选择、制备能实现最优测量精度的量子纠缠态?

  近期,潘建伟研究团队设计了一种新测量方案,他们基于多光子量子纠缠技术,通过操纵六光子干涉仪,实验演示了多个独立的相移及其平均值测量。实验显示,利用分布式纠缠态进行测量,其精度可以超越传统传感器的理论极限。基于光子纠缠和相干性组合的方案,他们进一步实验演示了多个空间相移的线性组合测量,结果显示该组合式方案不仅能够增加可测量参数的数量,还能提高测量精度。

  据介绍,这项研究成功实现了多参量分布式量子传感的原理性实验验证,评估了不同纠缠结构情况下的测量精度,验证了纠缠结构对测量精度的增强效果,扩展了资源利用率和可测量的参量数量,向分布式量子传感的实际应用迈出了重要一步。

  《自然·光子学》杂志审稿人对该研究给予高度评价,称赞这是一项“重要的里程碑式工作”。

责任编辑:王超

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