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量子傳感在光位移檢測中實現(xiàn)前所未有的精度 由英國樸茨茅斯大學(xué)（University of Portsmouth）主導(dǎo)的一項研究，在納米尺度光位移的微小偏移檢測中實現(xiàn)了前所未有的精度。這一成果對雙折射材料的表征和旋轉(zhuǎn)的高精度測量具有重要意義。 這項量子傳感領(lǐng)域的突破性進(jìn)展發(fā)表于《物理評論A》（Physical Review A）期刊，有望徹底改變?nèi)粘Ｉ睢⒐I(yè)和科學(xué)的諸多方面。 想象兩個光子（無質(zhì)量的粒子）以獨特方式相互關(guān)聯(lián)——即使分離時，它們的傳播路徑仍彼此相連。當(dāng)這些光子通過一種將光粒子分為兩束路徑的裝置（稱為分束器）時，它們會以特殊模式相互干涉。通過分析這些干涉圖案，研究人員開發(fā)出一種高精度方法，可檢測兩者之間最微小的初始空間偏移。 該團(tuán)隊提出的技術(shù)表明，量子干涉能夠?qū)崿F(xiàn)此類位移檢測的最高精度，超越傳統(tǒng)測量方法。更引人注目的是，該方法無論位移大小如何均可保持準(zhǔn)確性，從而在追蹤隨時間變化的過程中具有高度可靠性。  研究負(fù)責(zé)人兼通訊作者、樸茨茅斯大學(xué)量子科學(xué)與技術(shù)中心主任Vincenzo Tamma教授表示：“量子傳感的這一進(jìn)展標(biāo)志著高精度測量工具向?qū)嵱没推占盎~出重要一步，將對多個領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。” 他進(jìn)一步指出：“通過理解周圍世界的量子本質(zhì)，我們可以突破經(jīng)典物理學(xué)和經(jīng)典設(shè)備的局限。這項最新研究幫助我們更好地利用支配宇宙的量子定律——尤其是量子干涉和糾纏——以發(fā)展量子技術(shù)。” 研究還發(fā)現(xiàn)，即便是簡單且低成本的探測器（稱為桶探測器），也能有效估計微小位移。這意味著無需昂貴復(fù)雜的設(shè)備即可實現(xiàn)高精度量子測量，使先進(jìn)傳感技術(shù)更易于在各行業(yè)推廣。 Tamma教授解釋道：“目前，許多量子傳感技術(shù)因復(fù)雜性和成本限制，僅能應(yīng)用于高端實驗室。通過開發(fā)以更簡單、經(jīng)濟(jì)的設(shè)備實現(xiàn)終極量子靈敏度的方法，這項研究讓我們離量子傳感技術(shù)的主流應(yīng)用更近一步。” 該研究被選為期刊“編輯推薦”文章，其成果預(yù)示自然界可能的最高精度即將在真實場景中實現(xiàn)。 Tamma補充道：“我們已證明該技術(shù)在現(xiàn)實應(yīng)用中的可行性和高效性。頂尖實驗團(tuán)隊正與我們的量子科學(xué)與技術(shù)中心合作，對開發(fā)的量子傳感技術(shù)進(jìn)行測試并將其變?yōu)楝F(xiàn)實。我也期待這一最新傳感方案在不久的將來通過實驗落地。” 量子疊加（粒子同時處于兩種狀態(tài)的疊加態(tài)）、粒子間糾纏（通過測量糾纏粒子可瞬間改變另一粒子狀態(tài)，即使相隔遙遠(yuǎn)）以及量子干涉（粒子像波一樣干涉）等現(xiàn)象，已困擾全球科學(xué)家（包括愛因斯坦）長達(dá)一個多世紀(jì)。 樸茨茅斯大學(xué)量子科學(xué)與技術(shù)中心（QSTH）與全球多家機構(gòu)（如IBM、空間量子技術(shù)公司Xairos等）合作，致力于深化量子科學(xué)理解、開發(fā)新型量子技術(shù)，并促進(jìn)量子技術(shù)在跨學(xué)科領(lǐng)域的工業(yè)應(yīng)用。 QSTH整合了該校量子科學(xué)與技術(shù)核心團(tuán)隊與人工智能（AI）、生物醫(yī)學(xué)工程、醫(yī)學(xué)、計算、環(huán)境科學(xué)及引力等領(lǐng)域的專家，并與四大洲的外部合作者共同推動量子技術(shù)的邊界。 相關(guān)鏈接：https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevA.111.032605 https://dx.doi.org/10.48550/arxiv.2408.12452 |
