基于声表面波的非互易性增强量子陀螺仪
表面声波(SAWs)作为弹性介质产生的瑞利波,凭借其独特的传播特性,已在陀螺仪中应用超过40年。然而,基于科里奥利效应的工作原理在面对复杂场景下的现代传感挑战时逐渐显现局限性。值得关注的是,量子化SAW领域的最新进展提供了一种创新方案:在极低泵浦功率(接近单声子水平)下工作的SAW可展现出显著的量子相干性,从而能够探索受海森堡不确定关系限制的SAW陀螺仪理论极限。特别地,当多个SAW器件通过空间分离的耦合点与共同波导连接时,耦合点间的非局域效应会诱发SAW之间的定向耦合现象。为阐明这种方向性特性,该团队提出了一种基于多点耦合的量子陀螺仪设计方案。与传统单点耦合结构不同,该系统的时延动力学特征强烈依赖于拓扑构型。需要强调的是,即使时延量较小,这些动力学行为也会使马尔可夫近似失效。通过对所有可能拓扑构型的系统分析,该团队发现定向耦合蕴含着固有的非互易传输特性。相较于传统设计,这种非互易性使该团队的陀螺仪具有显著优势——它能同时提升信噪比与灵敏度,尤其有助于提取被噪声掩盖的有效输出信号。这一研究成果表明,具有多点耦合及相关非互易特性的系统将成为推进量子传感技术发展的有效资源。
量科快讯
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