“我国科学家首次实现海森堡极限的量子精密测量”

本公司合肥1月12日电(记者徐海涛)记者从中国科技大学获悉，该校郭光翠院士团队近期在量子精密测量方向取得重要进展，由组员李传锋、陈耕等人设计，实现了新的量子弱测量方法，实现了海森堡极限精度的单光子克尔效应测量。 这是国际上首次在实际测量任务中达到海森堡极限精度的事业，可利用的光子数达到了10万个。 国际权威学术杂志《自然通讯》近日发表了这一成果。

量子精密测量是量子新闻科学的重要方向，其目的是利用量子资源和效应实现超越经典做法的测量精度。 该行业以前的一个重要发现是以多光子纠缠态为探测器，实现海森堡极限精度的光相位测量。 但是，由于实验上不太容易产生光子数超过10的纠缠状态，因此这种做法从原理上可以显示出超过标准量子极限的可能性，但没有实际的测量能力。

最近，李传锋研究组的创新构想是，重新设计标准的测量方案，他们将混合态探针的制造和测量虚部弱值的技术结合起来，实验成功实现了海森堡的极限精度，从而可以测量单光子在商用光子晶体光纤中引起的克尔效应。 这不需要利用纠缠等量子资源，使用的探针来源于普通的激光脉冲，摆脱了光子数的限制。 在实验中，研究小组利用含有约10万个光子的激光脉冲，测量商用光子晶体光纤的单光子克尔系数的精度达到了10-10弧度，比以往经典方法测量的最高精度提高了两位数。

该研究成果展示了量子精密测量的技术特点，据介绍，实验中光子的利用率约为16%。 接下来，研究小组将对如何提高光子利用率进行深入探索。