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實(shí)現(xiàn)更高精度測量 新型可調(diào)量子傳感技術(shù)獲突破
2025年07月07日 13:44:03
來源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：1193
近日，丹麥哥本哈根大學(xué)尼爾斯·玻爾研究所團(tuán)隊利用了兩種關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)出新型可調(diào)量子傳感技術(shù)——一種混合量子系統(tǒng)，能幫多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)更高精度的測量，未來有望為醫(yī)療、天文、信息等多個領(lǐng)域的技術(shù)革新提供堅實(shí)的支撐。
近日，丹麥哥本哈根大學(xué)尼爾斯·玻爾研究所團(tuán)隊開發(fā)出新型可調(diào)量子傳感技術(shù)——一種混合量子系統(tǒng)，能幫多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)更高精度的測量。其應(yīng)用前景廣闊，從探測宇宙中的引力波、監(jiān)測環(huán)境，到生物醫(yī)學(xué)診斷和成像。相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然》雜志。
量子傳感技術(shù)在量子科技中具有重要性，其核心優(yōu)勢在于超高的靈敏度和分辨率，使其在精密導(dǎo)航、工業(yè)測量等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。量子傳感器利用量子物理的特性，如粒子間的“糾纏”和“疊加”狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)超越經(jīng)典物理的測量，推動科技創(chuàng)新的前沿發(fā)展。
此次研究團(tuán)隊研發(fā)的新系統(tǒng)首次實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模糾纏，涉及多光子態(tài)與大型原子自旋系統(tǒng)之間的相互作用。這種獨(dú)特的技術(shù)組合，使系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)“頻率相關(guān)壓縮”，從而動態(tài)降低寬頻帶范圍內(nèi)的量子噪聲。這對于需要高靈敏度的引力波探測以及其他精密傳感技術(shù)至關(guān)重要。
團(tuán)隊利用了兩種關(guān)鍵技術(shù)：“壓縮光”是一種將量子噪聲壓縮至標(biāo)準(zhǔn)量子極限以下的特殊光態(tài)，通常可以降低光的振幅或相位噪聲；而“負(fù)質(zhì)量”自旋系統(tǒng)由大量原子自旋組成，具備將噪聲符號從正轉(zhuǎn)負(fù)的能力。當(dāng)傳感器信號與該系統(tǒng)結(jié)合后，能有效抑制量子噪聲。
傳統(tǒng)方法要實(shí)現(xiàn)壓縮和噪聲抑制，往往依賴龐大的光學(xué)裝置。例如，LIGO和VIRGO引力波探測器就使用了長達(dá)300米的光學(xué)諧振腔。而新系統(tǒng)可在桌面級設(shè)備上實(shí)現(xiàn)類似性能，顯著提升了其實(shí)用性和部署靈活性。
該突破性成果標(biāo)志著量子傳感技術(shù)邁入全新階段。隨著技術(shù)的持續(xù)優(yōu)化與升級，未來有望為醫(yī)療、天文、信息等多個領(lǐng)域的技術(shù)革新提供堅實(shí)的支撐。
素材來源：科技日報
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