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實現(xiàn)更高精度測量 新型可調(diào)量子傳感技術獲突破
2025年07月07日 13:44:03
來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：3010
近日，丹麥哥本哈根大學尼爾斯·玻爾研究所團隊利用了兩種關鍵技術開發(fā)出新型可調(diào)量子傳感技術——一種混合量子系統(tǒng)，能幫多種技術實現(xiàn)更高精度的測量，未來有望為醫(yī)療、天文、信息等多個領域的技術革新提供堅實的支撐。
近日，丹麥哥本哈根大學尼爾斯·玻爾研究所團隊開發(fā)出新型可調(diào)量子傳感技術——一種混合量子系統(tǒng)，能幫多種技術實現(xiàn)更高精度的測量。其應用前景廣闊，從探測宇宙中的引力波、監(jiān)測環(huán)境，到生物醫(yī)學診斷和成像。相關研究成果發(fā)表于《自然》雜志。
量子傳感技術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，使其在精密導航、工業(yè)測量等領域具有巨大的應用潛力。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)，能夠實現(xiàn)超越經(jīng)典物理的測量，推動科技創(chuàng)新的前沿發(fā)展。
此次研究團隊研發(fā)的新系統(tǒng)首次實現(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。這種獨特的技術組合，使系統(tǒng)能夠實現(xiàn)“頻率相關壓縮”，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至關重要。
團隊利用了兩種關鍵技術：“壓縮光”是一種將量子噪聲壓縮至標準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“負質量”自旋系統(tǒng)由大量原子自旋組成，具備將噪聲符號從正轉負的能力。當傳感器信號與該系統(tǒng)結合后，能有效抑制量子噪聲。
傳統(tǒng)方法要實現(xiàn)壓縮和噪聲抑制，往往依賴龐大的光學裝置。例如，LIGO和VIRGO引力波探測器就使用了長達300米的光學諧振腔。而新系統(tǒng)可在桌面級設備上實現(xiàn)類似性能，顯著提升了其實用性和部署靈活性。
該突破性成果標志著量子傳感技術邁入全新階段。隨著技術的持續(xù)優(yōu)化與升級，未來有望為醫(yī)療、天文、信息等多個領域的技術革新提供堅實的支撐。
素材來源：科技日報
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