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資訊頻道從中國科技大學(xué)獲悉，該校中科院量子信息重點實驗室郭光燦院士領(lǐng)導(dǎo)的量子光學(xué)小組實現(xiàn)了高精度的量子相位測量，沖破了“標(biāo)準(zhǔn)量子極限”，并十分接近量子力學(xué)的理論極限———海森堡極限。這種新穎的相位測量方案原則上突破了因測量引發(fā)光子數(shù)損耗的局限，可望在其他物理量的高精度測量中得到重要應(yīng)用。該項成果發(fā)表在最新一期的《歐洲物理快訊》上。審稿人認(rèn)為：“該測量方案以及理論分析都是原創(chuàng)性的工作。”
利用高精度的測量方法，物理學(xué)家可以發(fā)現(xiàn)新的物理現(xiàn)象、發(fā)展新的物理理論。然而物理量的測量精度受量子力學(xué)基本原理———海森堡不確定性原理的限制。在與時間、距離等基礎(chǔ)物理量有關(guān)的相位的測量中，其測量精度與所用粒子數(shù)N的不確定度成反比，最高精度可以達(dá)到平均粒子數(shù)的倒數(shù)(1/N)，即海森堡極限。業(yè)已證明，海森堡極限是量子力學(xué)所允許的最高極限。而受噪聲所限的標(biāo)準(zhǔn)量子極限(即噪聲極限)一般是平均粒子數(shù)平方根的倒數(shù)。已經(jīng)有很多實驗演示了測量精度超過標(biāo)準(zhǔn)量子極限，如基于壓縮態(tài)和多光子干涉方法。但是，由于固有損耗的存在，其測量精度無法逼近海森堡極限，甚至隨光子數(shù)的增加而變得更差。
如何提高物理量的測量精度已經(jīng)成為物理學(xué)家理解物理學(xué)機制的關(guān)鍵。郭光燦指導(dǎo)的兩位博士生孫方穩(wěn)和柳必恒利用雙模光子數(shù)態(tài)和自己獨創(chuàng)的多光子投影測量方法，克服了因投影測量而引起的光子數(shù)損耗難題，使得相位測量精度原則上可以逼近海森堡極限。他們設(shè)計的測量相位的有效方案，避免了光子損耗。當(dāng)光子數(shù)很大時，其測量精度可以達(dá)到1.4/N，并在實驗上利用參量下轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的雙光子和四光子演示了少數(shù)光子的高精度相位測量。實驗得到的相位精度分別為0.506和0.291，超過了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)量子極限0.707和0.5。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號