采用机械量子位实现量子重力测量
悬浮介观粒子通过利用量子效应,有望实现重力传感技术的革命性突破。然而,基于此类系统的传统量子重力仪未能发挥粒子固有的大质量优势,因其常用的辅助量子系统会抵消质量作为资源的作用。为突破这一限制,本研究提出直接采用悬浮粒子形成的机械量子比特(QM)作为重力传感器的新型量子重力测量方案。该方案无需借助辅助量子系统,即可直接读取粒子在重力作用下的运动状态。所获灵敏度呈现m⁻¹/²的质量标度特性(m为粒子质量)。研究团队进一步将该方案推广至以机械猫态量子比特作为重力传感器的情况,此时灵敏度随平均声子数N呈现N⁻¹/²的标度特性。在实验可实现的参数范围内,该系统可实现0.1微伽/√赫兹量级的灵敏度,较传统方案提升两个数量级。该方案同时达到了质量m与声子数N的双重标准量子极限,为构建紧凑型高灵敏度量子重力仪提供了可行路径。

