我國學者研究分布式量子精密測量取得重要進展
新華社合肥12月1日電(記者徐海濤)記者從中國科學技術大學獲悉，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，近期首次實現(xiàn)分布式量子相位估計的實驗驗證，為未來構建基于量子網(wǎng)絡的高精度量子傳感奠定了基礎。國際學術知名期刊《自然·光子學》日前發(fā)表了該成果。
分布式傳感是一種可同時執(zhí)行遠程空間多節(jié)點精密測量任務的重要技術，在生活、科研和工程等領域有廣泛應用，比如監(jiān)測橋梁、飛機等大型結(jié)構的應力場、溫度場分布等。
近年來，隨著量子科技的蓬勃發(fā)展，傳感技術也開始邁入量子化時代。量子網(wǎng)絡是面向未來的重要應用，可以執(zhí)行各類遠程多節(jié)點任務，當對多個空間分布的參量進行測量時，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，潘建偉研究團隊設計了一種新測量方案，他們基于多光子量子糾纏技術，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)進行測量，其精度可以超越傳統(tǒng)傳感器的理論極限?；诠庾蛹m纏和相干性組合的方案，他們進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)構情況下的測量精度，驗證了糾纏結(jié)構對測量精度的增強效果，擴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用邁出了重要一步。
《自然·光子學》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”。