- 物理學家創造了量子啟發的光學傳感器
- 來源：賽斯維傳感器網 發表于 2020/9/14
僅使用光學相干性來測量物體位置的設備。圖片來源：Nikita Kirsanov / MIPT
莫斯科物理技術學院的研究人員與美國阿貢國家實驗室的同事一起，實施了一種先進的量子算法，可使用簡單的光學工具測量物理量。他們的研究發表在《科學報告》上，使我們更接近價格合理且具有高性能的線性光學傳感器。在從天文學到生物學的各種研究領域中都尋求這種工具。
最大化測量工具的靈敏度對于任何科學和技術領域都是至關重要的。天文學家試圖發現遙遠的宇宙現象，生物學家需要辨別極其微小的有機結構，工程師們必須測量物體的位置和速度，僅舉幾個例子。
直到最近，還沒有測量工具能夠確保超過所謂的散粒噪聲極限的精度，而散粒噪聲極限與經典觀測固有的統計特征有關。量子技術提供了一種解決此問題的方法，它基于量子力學的基本原理將精度提高到了基本的海森堡極限。LIGO實驗于2016年首次檢測到引力波，結果表明，通過將復雜的光學干涉方案和量子技術相結合，可以實現海森堡有限的靈敏度。
量子計量學是物理學的前沿領域，與進行高精度量子測量的技術和算法工具有關。在最近的研究中，來自MIPT和ANL的團隊將量子計量學與線性光學技術融合在一起。
該研究的合著者，來自MIPT的Nikita Kirsanov說：“我們設計并構建了一種光學方案，該方案運行基于傅立葉變換的相位估計程序。” “該程序是許多量子算法的核心，包括高精度測量協議。”
大量線性光學元件（光束分離器，移相器和反射鏡）的特定布置使得可以獲得有關物理對象的幾何角度，位置，速度以及其他參數的信息。測量涉及對光學相位中的感興趣數量進行編碼，然后直接確定這些數量。
MIPT量子信息技術物理實驗室的負責人首席研究員Gordey Lesovik評論說：“這項研究是對我們在通用量子測量算法上的工作的后續。” “在與芬蘭阿爾托大學研究小組的早期合作中，我們實驗性地對跨界量子比特實施了類似的測量算法。”
實驗表明，盡管該方案中有大量的光學元件，但仍是可調諧和可控制的。根據紙上提供的理論估計，線性光學工具可用于實施甚至更為復雜的操作。
Argonne杰出研究員Valerii Vinokur表示：“這項研究表明，線性光學器件為實施中等規模的量子測量和計算提供了一個負擔得起且有效的平臺。
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