
原始标题:混合量子系统提供了超高精度检测。丹麦哥本哈根尼尔斯玻尔研究所的团队开发了一种新的可调量子检测技术,这是一种混合量子系统,可帮助各种技术实现更高的精确测量。其应用的视角范围从空间中的重力波到监测环境到诊断和生物医学图像。这种创新的成就标志着量子检测技术的新阶段,并为许多领域(例如医学,天文学和信息)提供了强有力的支持。研究结果发表在《自然》上一期。
近年来,随着量子光学的发展,对传感器的敏感性不断接近称为“标准量子极限”的理论极限。这是由于在微观上测量时量子噪声的干扰不可避免地受到限制范围量表。为了打破此限制,必须引入先进的量子技术来抑制这些噪音。非古典物理现象(例如量子缠结)可以有效地打破这些传统的局限性。
这个新系统将首先大规模纠缠,包括多支撑状态和大原子旋转系统之间的相互作用。这种独特的技术组合使系统可以达到“频率依赖性压缩”,从而使宽带范围内的量子噪声动态减少。这对于具有高灵敏度和其他精度检测技术的重力波检测至关重要。
具体而言,团队使用了两种重要技术。 “压缩光”是一种特殊的光状态,它比量子限制更能压缩量子噪声,通常可以减少光相的幅度或噪声。 “负质量”旋转系统由大量可以改变的原子转弯组成正对负噪声符号。当传感器信号与系统相结合时,可以有效抑制量子噪声。
传统方法通常取决于巨大的光学设备,以实现压缩和抑制噪声。例如,Ligo和处女座重力波检测器使用最多300米的光谐振腔。新系统可以在台式机级别的设备中实现相似的性能。我大大衡量了它在部署中的实用性和灵活性。
在生物医学方面,该杂种量子系统可以改善磁共振图像的空间分辨率,并有助于早期诊断神经退行性疾病。在天文学领域,它们会增强捕获空间波的能力,并有助于促进黑洞碰撞和中子星合并等空间事件的研究。基本物理学有助于我们加深对宇宙起源和演变的理解。此外,系统也可以应用于量子通信和计算,还可以支持量子中继器的开发,量子网络中安全的长距离通信和存储单元。 (Zhang Mengran记者)
(编辑:Hao Mengjia,Li Yihuan)
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