我國(guó)學(xué)者研究分布式量子精密測(cè)量取得重要進(jìn)展
新華社合肥12月1日電(記者徐海濤)記者從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校潘建偉院士與同事陳宇翱、徐飛虎等人利用多光子量子糾纏技術(shù)，近期首次實(shí)現(xiàn)分布式量子相位估計(jì)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，為未來(lái)構(gòu)建基于量子網(wǎng)絡(luò)的高精度量子傳感奠定了基礎(chǔ)。國(guó)際學(xué)術(shù)知名期刊《自然·光子學(xué)》日前發(fā)表了該成果。
分布式傳感是一種可同時(shí)執(zhí)行遠(yuǎn)程空間多節(jié)點(diǎn)精密測(cè)量任務(wù)的重要技術(shù)，在生活、科研和工程等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，比如監(jiān)測(cè)橋梁、飛機(jī)等大型結(jié)構(gòu)的應(yīng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)分布等。
近年來(lái)，隨著量子科技的蓬勃發(fā)展，傳感技術(shù)也開(kāi)始邁入量子化時(shí)代。量子網(wǎng)絡(luò)是面向未來(lái)的重要應(yīng)用，可以執(zhí)行各類遠(yuǎn)程多節(jié)點(diǎn)任務(wù)，當(dāng)對(duì)多個(gè)空間分布的參量進(jìn)行測(cè)量時(shí)，量子傳感能夠?qū)崿F(xiàn)超越傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)極限的測(cè)量精度。但是，分布式量子傳感面臨一個(gè)技術(shù)難題：如何選擇、制備能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)測(cè)量精度的量子糾纏態(tài)？
近期，潘建偉研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種新測(cè)量方案，他們基于多光子量子糾纏技術(shù)，通過(guò)操縱六光子干涉儀，實(shí)驗(yàn)演示了多個(gè)獨(dú)立的相移及其平均值測(cè)量。實(shí)驗(yàn)顯示，利用分布式糾纏態(tài)進(jìn)行測(cè)量，其精度可以超越傳統(tǒng)傳感器的理論極限。基于光子糾纏和相干性組合的方案，他們進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)演示了多個(gè)空間相移的線性組合測(cè)量，結(jié)果顯示該組合式方案不僅能夠增加可測(cè)量參數(shù)的數(shù)量，還能提高測(cè)量精度。
據(jù)介紹，這項(xiàng)研究成功實(shí)現(xiàn)了多參量分布式量子傳感的原理性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，評(píng)估了不同糾纏結(jié)構(gòu)情況下的測(cè)量精度，驗(yàn)證了糾纏結(jié)構(gòu)對(duì)測(cè)量精度的增強(qiáng)效果，擴(kuò)展了資源利用率和可測(cè)量的參量數(shù)量，向分布式量子傳感的實(shí)際應(yīng)用邁出了重要一步。
《自然·光子學(xué)》雜志審稿人對(duì)該研究給予高度評(píng)價(jià)，稱贊這是一項(xiàng)“重要的里程碑式工作”。