中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究成果刊登于世界頂級學(xué)術(shù)期刊
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)在職研究生頻道訊 由科技部、基金委和中科院資助，我校郭光燦院士領(lǐng)導(dǎo)的中科院量子信息重點實驗室李傳鋒研究組與量子弱測量理論奠基人之一以色列的Vaidman教授研究組合作，開發(fā)出新型的弱測量技術(shù)，首次利用廉價的商用發(fā)光二極管白光源實現(xiàn)時間延遲的高精密測量，精度達(dá)到阿秒量級。探測裝置簡單實用且性能穩(wěn)定，不受消相干的影響，研究成果發(fā)表在7月19日的《物理評論快報》上，本成果將為量子技術(shù)走向?qū)嵱没蛳聢詫嵒A(chǔ)。
時間延遲的精密測量是基礎(chǔ)科學(xué)的重要領(lǐng)域，與基本物理問題的研究息息相關(guān)，同時也促進(jìn)了其它技術(shù)性領(lǐng)域的發(fā)展。干涉儀是標(biāo)準(zhǔn)的精密延時測量工具，它需要相干光源，并且精度受到量子噪聲限制。為了抑制量子噪聲的影響，人們發(fā)展了量子計量技術(shù)，包括量子糾纏與壓縮技術(shù)等。白光源的相干性差，一般認(rèn)為是不能用于高精密測量的。然而李傳鋒等人前期的理論文章研究表明，利用弱測量技術(shù)是可以把白光源用于高精密測量的。
現(xiàn)在李傳鋒研究組在實驗上實現(xiàn)了這一思想。他們利用弱測量中的虛部弱值巧妙地把對時間延遲的測量轉(zhuǎn)換為頻譜測量，利用光譜儀就能方便地完成數(shù)據(jù)采集。實驗中，虛部弱值通過測量過程中弱耦合演化本身引入，有效地避免了在超寬光譜中制備圓偏振態(tài)的難點。他們進(jìn)一步實驗證實在色散消相干環(huán)境中該裝置依然正常運行，不受影響。實驗完成后，Vaidman教授組嚴(yán)格地在弱測量理論框架內(nèi)描述了實驗過程，實驗結(jié)果和理論吻合得非常好。實驗中所利用的商用發(fā)光二極管光源光譜寬度在50nm左右，光譜儀的分辨率為0.02nm，時間延遲的測量精度達(dá)到阿秒量級。通過提高光源的光譜寬度和光譜儀的分辨率還可進(jìn)一步提高測量精度。
本實驗發(fā)展出的虛部弱值測量技術(shù)既不同于傳統(tǒng)的干涉測量法，更不同于利用量子光源的相位測量法，它利用了實參數(shù)空間的微小擾動會引起共軛空間巨大變化這一基本物理規(guī)律，通過虛部弱值的放大效應(yīng)在共軛空間來測量實參數(shù)空間的微小物理效應(yīng)。該方法成本低，應(yīng)用前景廣闊，將為量子技術(shù)走向?qū)嵱没蛳轮匾A(chǔ)。
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