量子精密測(cè)量研究新進(jìn)展

1、量子精密測(cè)量研究新進(jìn)展12我?，F(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院、固體微結(jié)構(gòu)物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、微結(jié)構(gòu)科學(xué)與技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心的張利劍教授課題組與英國牛津大學(xué)合作，在弱測(cè)量的精度研究方面取得重要進(jìn)展，該工作的一作及通訊單位為南京大學(xué)，張利劍教授為該論文的第一作者和通訊作者。3其研究成果Precision Metrology Using Weak Measurements發(fā)表于物理評(píng)論快報(bào)（Physical Review Letters, 114, 210801(2015). DOI: 10.1103/PhysRevLett.114.210801）。4精密測(cè)量是現(xiàn)代科技的重要基礎(chǔ)之一，而不斷提高測(cè)量精度是該領(lǐng)

2、域最核心的問題。正如同長度的測(cè)量精度由尺子的刻度決定，任何測(cè)量方案的最終精度均取決于測(cè)量系統(tǒng)的最小分辨率，而后者由測(cè)量參照物的量子噪聲決定。因而在過去幾年間，如何壓縮測(cè)量系統(tǒng)的量子噪聲從而實(shí)現(xiàn)超越經(jīng)典方案的測(cè)量精度是精密測(cè)量和量子信息技術(shù)領(lǐng)域共同的研究熱點(diǎn)，并由此發(fā)展出了一個(gè)全新的研究方向：量子度量學(xué)（quantum metrology）。5而基于弱測(cè)量（weak measurement）的方案是其中非常特別的一類。這類方案利用一個(gè)量子指針對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行篩選，通過舍棄大量的測(cè)量結(jié)果來實(shí)現(xiàn)微弱信號(hào)的放大并提高測(cè)量精度。這是一個(gè)十分反常規(guī)的結(jié)果，因而在最近幾年間引起了大量的討論。6爭(zhēng)議的核心歸結(jié)為以下三個(gè)問題：1. 對(duì)測(cè)量結(jié)果的篩選究竟能否提高測(cè)量精度？2. 測(cè)量精度是否由測(cè)量強(qiáng)度決定，即弱測(cè)量是否比強(qiáng)測(cè)量精度更高？3. 在僅使用經(jīng)典測(cè)量系統(tǒng)的情況下，弱測(cè)量方案是否可以突破經(jīng)典測(cè)量極限？7南京大學(xué)和牛津大學(xué)的合作研究團(tuán)隊(duì)利用自身在quantum metrology研究中的多年積累，為基于弱測(cè)量的精密測(cè)量方案建立了完備的理論模型，明確回答了以上三個(gè)問題，從而澄清了該領(lǐng)域長久以來的關(guān)鍵爭(zhēng)議。8在研究中，他們還發(fā)現(xiàn)了一類新型的測(cè)量方案，通過經(jīng)典測(cè)量系統(tǒng)的相互耦合即可實(shí)現(xiàn)超越經(jīng)典極限的測(cè)量精度。他們的研究結(jié)果對(duì)于設(shè)計(jì)新型的量子精