蘭州大學(xué)在量子精密測(cè)量研究中取得重要進(jìn)展
量子精密測(cè)量是探索利用微觀系統(tǒng)的量子效應(yīng)作為資源實(shí)現(xiàn)超越經(jīng)典測(cè)量精度極限的新興科學(xué),它為未來(lái)變革性頻標(biāo)系統(tǒng)、弱場(chǎng)探測(cè)、導(dǎo)航定位和雷達(dá)成像等技術(shù)從基礎(chǔ)原理角度提供了新的突破口。業(yè)已發(fā)現(xiàn)自旋壓縮是能夠?qū)崿F(xiàn)量子精密測(cè)量的重要資源之一。如何高效地制備多體系統(tǒng)的自旋壓縮是該領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。傳統(tǒng)自旋壓縮制備方案訴諸于量子輻射體間的相干耦合,其容易受到退相干的影響而喪失量子優(yōu)勢(shì);雖然最近研究報(bào)道了利用退相干誘導(dǎo)的量子輻射體間的非相干耦合也可制備自旋壓縮,但是該方案必須對(duì)每個(gè)量子輻射體施加激光驅(qū)動(dòng),其對(duì)實(shí)驗(yàn)提出了更高的要求。 ![]() (a)N個(gè)量子輻射體與一維矩形金屬波導(dǎo)管的耦合體系方案圖。(b)量子輻射體自旋壓縮參數(shù)在庫(kù)不同壓縮度下的演化。(c)穩(wěn)態(tài)壓縮參數(shù)與輻射體個(gè)數(shù)間的標(biāo)度關(guān)系。 蘭州大學(xué)安鈞鴻教授課題組基于量子輻射體與一維矩形金屬波導(dǎo)管的耦合體系提出了一種既不訴諸于輻射體間相干耦合又無(wú)需對(duì)輻射體激光驅(qū)動(dòng)的自旋壓縮制備方案,該方案利用了波導(dǎo)管對(duì)量子輻射體的媒介作用和壓縮庫(kù)工程技術(shù),所產(chǎn)生的自旋壓縮與量子輻射體個(gè)數(shù)之間的標(biāo)度關(guān)系在同等條件下超越了以前方案。作為近年來(lái)迅猛發(fā)展的波導(dǎo)量子電動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用,該方案為自旋壓縮的制備提供了一個(gè)實(shí)驗(yàn)可行的新途徑,其中量子輻射體的高度空間分離性對(duì)提高量子精密測(cè)量中的探測(cè)效率具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。相關(guān)研究成果以“Generating stable spin squeezing by squeezed-reservoir engineering”為題于2021年8月17日發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》(Physical Review Letters)上。這一工作也是該研究組自2019年在該刊發(fā)表關(guān)于量子精密測(cè)量退相干控制的研究工作[Phys. Rev. Lett. 123, 040402 (2019)]后取得的又一個(gè)重要研究成果。蘭州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院博士生白思遠(yuǎn)為第一作者,安鈞鴻為通訊作者。 |