上海交大团队实现量子精密测量领域突破：保护量子噪声压缩特性

2023-06-04 10:18:07 编辑：邢诚诚来源：

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上海交通大学物理与天文学院及李政道研究所张卫平教授团队与华东师范大学陈丽清、袁春华教授合作在量子精密测量研究方面取得重要进展。他们成功实现了高损耗下的量子干涉仪噪声压缩保护，打破了传统标准量子极限的相位测量灵敏度。相关研究成果以“Protection of Noise Squeezing in a Quantum Interferometer with Optimal Resource Allocation”为题发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。

光学干涉仪作为高精度相位测量的重要工具，在科学探索、工业与国防领域有广泛应用。激光的发明和光的相干性为光学干涉仪带来了革命性的发展。然而，激光的泊松分布光子涨落使得激光干涉仪的相位灵敏度受限于标准量子极限（SQL）。突破激光干涉仪的SQL一直是量子光学与量子计量学领域的重大科学难题。

利用量子光学技术可以改变光场的泊松分布，产生光的压缩态。将光的压缩态注入激光干涉仪中，可以突破相位测量的标准量子极限。然而，光的压缩态非常脆弱，容易受到外界环境损耗的影响而退相干，无法有效展现其量子优势。在实际应用中，激光干涉仪受到环境和元器件的损耗影响，导致量子压缩技术无法发挥有效的量子增强作用。如何保护光的压缩特性一直是量子光学领域长期关注的重要问题。

该研究团队针对这一问题，利用原子偏振自旋转原理产生的光压缩态注入激光线性干涉仪中，通过调节激光与压缩光的混合配比，在损耗大的干涉臂中注入更多激光，实现相位敏感测量。同时，在损耗小的干涉臂中保留更多的压缩光，保护量子噪声压缩特性，从而实现了一种高灵敏度、低噪声、损耗兼容的量子干涉新技术。