《量子關聯增強的精密測量》是依託華東師範大學，由袁春華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：量子關聯增強的精密測量
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：袁春華
- 依託單位：華東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
量子增強的精密測量是一個正在興起的新的研究方向。可以預見，其在量子通信和量子計算、量子頻標、量子定位、以及量子成像等領域將有非常重要的潛在套用前景。探索與開拓以量子物理為基礎的精密測量新原理與新技術的研究不僅僅是技術的挑戰，而且對促進一些學科如量子光學、原子光學、原子分子物理等的發展意義深遠。正是基於這些潛在的學術價值與套用背景，量子物理與精密測量的結合正在受到科學家們的高度關注。申請人依據自己在這一新興研究方向的研究積累、學術基礎、以及最近的研究進展等諸方面考慮，提出開展量子關聯增強的精密測量研究。本項目將以光與原子相互作用的量子理論為基礎，開拓基於量子關聯為核心的精密測量新原理的探索與研究。在此基礎上提出量子增強的相位靈敏精密測量方案，從原理上找到突破制約相位測量精度的新方法。本項目的成功將推動量子光學、原子光學、精密測量物理乃至量子信息科學等領域的發展。
結題摘要
量子增強的精密測量是一個正在興起的新的研究方向。以量子物理為基礎的精密測量新原理與新技術的研究不僅僅是技術的挑戰，而且對促進一些學科如量子光學、原子光學、原子分子物理等的發展意義深遠。正是基於這些潛在的學術價值與套用背景，我們開展了量子關聯增強的精密測量研究，主要研究內容包括光子與光子關聯增強的精密測量，光子與原子關聯增強的精密測量兩個方面。 我們基於由非線性的分束過程與合束過程組成的非線性干涉儀[又稱為SU(1,1)干涉儀]，首先研究得到壓縮真空態和相干態在一定條件下，相位測量的靈敏度可以超過標準量子極限接近海森堡極限。理論上提出新的測量方法-零拍測量和宇稱測量，測量精度都優於強度探測，而且比較得到了每種測量方法各自的優缺點。我們利用單參量的量子費歇爾信息（quantum Fisher information）的方法，得到了與測量方法無關的最終的測量極限。由於測量過程不可避免的與周圍環境有相互作用，我們研究了光場損耗 (photon losses）環境與相位擴散(phase diffusion)環境對各種測量方法的影響，並且比較並獲得了存在噪聲損耗環境下不同測量方法在各自的特性。另一方面，基於SU(1,1)非線性干涉儀的原理，根據光和原子的關聯的界面，提出了一種新型干涉儀，即SU(1,1)型的光與原子關聯的干涉儀。該干涉儀既具有光學干涉儀的功能，能夠測量光場相位敏感的物理量，又能測量原子相位敏感的物理量。理論上研究給出了該干涉儀進行強度探測和零拍探測的靈敏度和信噪比的最優條件。並且進一步給出存在光場損耗和原子消相位情形下，相位靈敏度突破標準量子極限的條件。最後研究了頻率簡併和非簡併的關聯光子對的製備，以及光和原子關聯的製備和實現原子信息高效的讀出。 本項目的相關研究成果會對量子通信和量子計算、量子頻標、量子定位、以及量子成像等領域將有非常重要的潛在套用前景。因此本項目的成果不僅為新型精密測量技術的發展開闢了道路，而且拓展與豐富了量子光學和原子與分子物理等領域的學科內容。
