分布式量子传感系统可在多个遥远地点间实现超越标准量子极限的精确测量

技术研究 量科网 2024-01-25 09:30

来自韩国科学技术院(KIST)的一个研究小组成功实现了一种分布式量子传感器,它能以极少的资源来高精度地测量分布在多个空间的物理量,并超过了标准量子极限。他们的这项研究成果已发表在最近的《自然-通讯》杂志上。

分布式量子传感系统可在多个遥远地点间实现超越标准量子极限的精确测量

在我们生活的各个领域,在遥远的地点之间共享精确的时间正变得越来越重要,这些领域包括金融、电信、安全和其他需要提高发送数据和接收数据的准确性和精度的领域。

叠加和纠缠等量子现象可用于更精确地测量两个遥远空间中不同时钟的时间。同样,如果你有两个物理量,一个在首尔,一个在釜山,你可以共享首尔和釜山的纠缠态,然后同时测量这两个物理量,这种方式比分别测量首尔和釜山的物理量能获得更高的精度。

量子传感器有望实现经典传感器无法实现的超精确测量,而"分布式量子传感器"则是可以比传统传感器以更高精度测量大面积上分布了多个参数的系统。

该研究小组通过实验证明了,分布式量子传感系统能够在待测对象分布在大面积的情况下以量子力学所能达到的最高精度来进行测量。他们通过实验还生成了一种叠加的最大纠缠态——量子纠缠态,它能同时存在于四个远离贝尔态的空间中,并将其应用到了海森堡极限。

KIST的Hyang-Tag Lim博士领导了这项研究,他说:“我们期待将分布式量子传感技术的核心拓展到全球时间同步和超微观癌症检测等实用技术领域,因为该技术只需少量的资源就能进行超出标准量子极限的测量。”

Hyang-Tag Lim博士及其所在的量子信息中心团队与韩国中央大学、韩国标准与科学研究院(KRISS)、韩国国防发展局(ADD)和美国橡树岭国家实验室(ORNL)等国际一流研究机构合作开展了这项研究。(编译:Tmac)