星報訊(記者 于彩麗)市場星報、安徽財經(jīng)網(wǎng)(zgstyb.cn)、掌中安徽記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校郭光燦院士團隊再創(chuàng)量子精密測量領(lǐng)域最高測量精度。其團隊李傳鋒、陳耕等人與南京大學(xué)合作者優(yōu)化量子弱測量的測量方法，把單光子克爾效應(yīng)測量精度再次提升接近一個量級，實驗結(jié)果首次逼近了最優(yōu)海森堡極限。該研究成果日前發(fā)表在國際權(quán)威期刊《物理評論快報》上。
據(jù)介紹，利用有限的資源實現(xiàn)更高的測量精度是科學(xué)發(fā)展的重要需求，量子精密測量是近年來在此需求驅(qū)動下興起的量子信息領(lǐng)域的新方向。量子精密測量的重要目標是使測量精度反比于單次測量所使用的光子或原子等的數(shù)目n，即達到海森堡極限精度。而經(jīng)典測量方法的精度只能達到反比于根號下n，即所謂的標準量子極限。顯然，當n較大時量子精密測量的精度將遠優(yōu)于經(jīng)典測量方法的精度。已有量子精密測量方法普遍需要利用糾纏態(tài)或壓縮態(tài)等量子資源，受限于現(xiàn)有技術(shù)，而且這些方法尚不具備實用性。
李傳鋒研究組在此前工作中獨辟蹊徑，將混態(tài)探針和虛部弱測量技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了海森堡極限精度的單光子克爾效應(yīng)測量，當時探針光子的利用率為16%[Nature Communications 9， 93 (2018)]。在本工作中，研究組進一步優(yōu)化測量方法，對單光子進行投影測量以提取更多的信息，從而把探針光子的利用率提升到83%(即測量精度約為1.2/n)，首次逼近了最優(yōu)海森堡極限(1/n)。實驗上測得的單光子克爾效應(yīng)強度約為6E-8弧度，測量精度與該研究組上一個實驗相比提升近一個量級，達到了9.5E-11弧度。測量裝置也變得更加簡單，用普通的激光脈沖即可完成實驗。
本成果展現(xiàn)了量子精密測量在實際測量任務(wù)中的優(yōu)越性，為量子精密測量及量子弱測量發(fā)展提供了新的思路。該項實驗考慮的是單光子克爾效應(yīng)這一特定任務(wù)，如何把這種高效的實驗方法推廣到各種重要的實際應(yīng)用場景將是研究組進一步探索的問題。
