中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
由英國樸茨茅斯大學(xué)（University of Portsmouth）主導的一項研究，在納米尺度光位移的微小偏移檢測中實(shí)現了前所未有的精度。這一成果對雙折射材料的表征和旋轉的高精度測量具有重要意義。
這項量子傳感領(lǐng)域的突破性進(jìn)展發(fā)表于《物理評論A》（Physical Review A）期刊，有望徹底改變日常生活、工業(yè)和科學(xué)的諸多方面。
想象兩個(gè)光子（無(wú)質(zhì)量的粒子）以獨特方式相互關(guān)聯(lián)——即使分離時(shí)，它們的傳播路徑仍彼此相連。當這些光子通過(guò)一種將光粒子分為兩束路徑的裝置（稱(chēng)為分束器）時(shí)，它們會(huì )以特殊模式相互干涉。通過(guò)分析這些干涉圖案，研究人員開(kāi)發(fā)出一種高精度方法，可檢測兩者之間最微小的初始空間偏移。
該團隊提出的技術(shù)表明，量子干涉能夠實(shí)現此類(lèi)位移檢測的最高精度，超越傳統測量方法。更引人注目的是，該方法無(wú)論位移大小如何均可保持準確性，從而在追蹤隨時(shí)間變化的過(guò)程中具有高度可靠性。
研究負責人兼通訊作者、樸茨茅斯大學(xué)量子科學(xué)與技術(shù)中心主任Vincenzo Tamma教授表示：“量子傳感的這一進(jìn)展標志著(zhù)高精度測量工具向實(shí)用化和普及化邁出重要一步，將對多個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生深遠影響?！?/p>
他進(jìn)一步指出：“通過(guò)理解周?chē)澜绲牧孔颖举|(zhì)，我們可以突破經(jīng)典物理學(xué)和經(jīng)典設備的局限。這項最新研究幫助我們更好地利用支配宇宙的量子定律——尤其是量子干涉和糾纏——以發(fā)展量子技術(shù)?！?/p>
研究還發(fā)現，即便是簡(jiǎn)單且低成本的探測器，也能有效估計微小位移。這意味著(zhù)無(wú)需昂貴復雜的設備即可實(shí)現高精度量子測量，使先進(jìn)傳感技術(shù)更易于在各行業(yè)推廣。
Tamma教授解釋道：“目前，許多量子傳感技術(shù)因復雜性和成本限制，僅能應用于高端實(shí)驗室。通過(guò)開(kāi)發(fā)以更簡(jiǎn)單、經(jīng)濟的傳感器實(shí)現終極量子靈敏度的方法，這項研究讓我們離量子傳感技術(shù)的主流應用更近一步?！?/p>
該研究被選為期刊“編輯推薦”文章，其成果預示自然界可能的最高精度即將在真實(shí)場(chǎng)景中實(shí)現。
Tamma補充道：“我們已證明該技術(shù)在現實(shí)應用中的可行性和高效性。頂尖實(shí)驗團隊正與我們的量子科學(xué)與技術(shù)中心合作，對開(kāi)發(fā)的量子傳感技術(shù)進(jìn)行測試并將其變?yōu)楝F實(shí)。我也期待這一最新傳感方案在不久的將來(lái)通過(guò)實(shí)驗落地?！?/p>
量子疊加（粒子同時(shí)處于兩種狀態(tài)的疊加態(tài)）、粒子間糾纏（通過(guò)測量糾纏粒子可瞬間改變另一粒子狀態(tài)，即使相隔遙遠）以及量子干涉（粒子像波一樣干涉）等現象，已困擾全球科學(xué)家（包括愛(ài)因斯坦）長(cháng)達一個(gè)多世紀。
樸茨茅斯大學(xué)量子科學(xué)與技術(shù)中心（QSTH）與全球多家機構（如IBM、空間量子技術(shù)公司Xairos等）合作，致力于深化量子科學(xué)理解、開(kāi)發(fā)新型量子技術(shù)，并促進(jìn)量子技術(shù)在跨學(xué)科領(lǐng)域的工業(yè)應用。
QSTH整合了該校量子科學(xué)與技術(shù)核心團隊與人工智能（AI）、生物醫學(xué)工程、醫學(xué)、計算、環(huán)境科學(xué)及引力等領(lǐng)域的專(zhuān)家，并與四大洲的外部合作者共同推動(dòng)量子技術(shù)的邊界。
相關(guān)鏈接：
https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevA.111.032605
https://dx.doi.org/10.48550/arxiv.2408.12452
