我國科學家研究量子精密測量取得重要進展

2020-10-20 光明日報

本報合肥10月19日電 記者常河從中國科學技術大學獲悉，該校潘建偉、陸朝陽等與美國普林斯頓大學馬蘭·史高麗、德國維爾茲堡大學斯文·霍夫林等合作，在同時具備高純度、高效率的單光子源器件上觀察到強度壓縮，為基於單光子源的量子精密測量奠定了基礎。論文以「編輯推薦」形式近日發表於《物理評論快報》。

據介紹，單光子源是光量子信息技術中的關鍵器件，不僅可以應用於量子通信、量子計算，同時也是量子精密測量的重要資源。量子精密測量中的一個重要方向是減少由於探測有限粒子而引起的統計漲落——散粒噪聲，而壓縮態就是壓制散粒噪聲的一種量子資源。1979年，科學家從理論上預言，單個二能級系統的共振螢光中可觀察到強度壓縮，但直接觀測強度壓縮一直以來是個巨大的挑戰。

中國科大研究組長期致力於發展高品質的單光子源，首創了脈衝共振螢光方法，利用微腔耦合提高單光子提取效率。2019年，通過雙色激發和極化腔方案成功解決單光子由於極化損耗而至少損失50%的科學難題。在此基礎上，研究小組發展了高品質單光子源，通過對共振螢光的直接測量，證明了0.59dB的強度壓縮，在第一物鏡處的壓縮量達到3.29dB。

據悉，這是自從2000年實現量子點單光子源後，科學家通過20年的努力首次在該體系直接觀測到強度壓縮，為基於單光子源的無條件超越經典極限的精密測量奠定了科學基礎，也為在極低光功率下定義發光強度坎德拉這一基本國際單位提供了一條新的途徑。

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