記者從中國科學(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)，近期首次實現(xiàn)分布式量子相位估計的實驗驗證，為未來構(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執(zhí)行遠(yuǎn)程空間多節(jié)點精密測量任務(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)測橋梁、飛機(jī)等大型結(jié)構(gòu)的應(yīng)力場、溫度場分布等。
近年來，隨著量子科技的蓬勃發(fā)展，傳感技術(shù)也開始邁入量子化時代。量子網(wǎng)絡(luò)是面向未來的重要應(yīng)用，可以執(zhí)行各類遠(yuǎn)程多節(jié)點任務(wù)，當(dāng)對多個空間分布的參量進(jìn)行測量時，量子傳感能夠?qū)崿F(xiàn)超越傳統(tǒng)統(tǒng)計極限的測量精度。但是，分布式量子傳感面臨一個技術(shù)難題：如何選擇、制備能實現(xiàn)最優(yōu)測量精度的量子糾纏態(tài)?
近期，潘建偉研究團(tuán)隊設(shè)計了一種新測量方案，他們基于多光子量子糾纏技術(shù)，通過操縱六光子干涉儀，實驗演示了多個獨立的相移及其平均值測量。實驗顯示，利用分布式糾纏態(tài)進(jìn)行測量，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)一步實驗演示了多個空間相移的線性組合測量，結(jié)果顯示該組合式方案不僅能夠增加可測量參數(shù)的數(shù)量，還能提高測量精度。
據(jù)介紹，這項研究成功實現(xiàn)了多參量分布式量子傳感的原理性實驗驗證，評估了不同糾纏結(jié)構(gòu)情況下的測量精度，驗證了糾纏結(jié)構(gòu)對測量精度的增強(qiáng)效果，擴(kuò)展了資源利用率和可測量的參量數(shù)量，向分布式量子傳感的實際應(yīng)用邁出了重要一步。
《自然·光子學(xué)》雜志審稿人對該研究給予高度評價，稱贊這是一項“重要的里程碑式工作”。(記者徐海濤)
關(guān)鍵詞： 分布式量子精密測量
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