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研究人员用光纤中的新模型推进量子传感

研究人员用光纤中的新模型推进量子传感 量子创投界
2022-11-04
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导读:量子工程的研究可能会在传感器技术方面带来一些重大进展


重大进展




量子工程的研究可能会在传感器技术方面带来一些重大进展,但直到最近,光损耗和信号噪声一直阻碍着这些应用。在今年早些时候发表在《光学快报》上的“光纤纠缠增强感知的现实模型”中,CU Boulder的光学和光子学研究小组及其合作伙伴预测并展示了在基于光纤的量子增强遥感和探测光敏材料方面的有意义的进展



在电气、计算机和能源工程系Alfred和Betty T. Look教授的领导下,该团队模拟了马赫-曾达干干仪的内部损耗、外部相位噪声和低效,但使用了一种实用的光纤源,从双模压缩真空中产生了荷兰-伯内特纠缠态。这大大降低了内部损耗和相位噪声的限制,并证明了基于量子的方法在灵敏度方面的潜在收益



该研究小组发现,双模压缩真空源提供的光子通量大约是同类纠缠源的25倍,并预测相位灵敏度可能比散粒噪声极限提高28%

Greg Krueper是光学与光子学研究组的研究生,也是这篇论文的第一作者。当他还是一名本科生时,他从事传感器的设计项目,作为戈皮纳特的博士研究生,他了解到量子物理可能给光学传感器带来的潜在增强

探索创造




在那一刻,量子物理学不再只是学习和研究的东西,而是设计出为我们的有利的东西,Krueper说,通过阅读有关纠缠增强感知的文献,我们发现在实验室中看到的物理与在实际传感器中使用这些观察结果之间存在着巨大的差距。我们想要探索创造这样一个传感器究竟需要什么,以及这将有多困难。


在经典版本和量子版本的传感器中,虽然先前对经典和量子版本的传感器中的相位噪声和光学损耗的影响进行了建模,但Gopinath小组的工作是独特的,因为它将它们集成一个单一的模型中。

扩大应用




Krueper说,我们的发现突出了使用纠缠光子干涉测量技术制造实用传感器的一些微妙之处。我们还提请注意,将这些传感方法与光纤传感器一起使用,这是一个开放的、基本上尚未开发的想法,这将大大扩大该技术的应用范围。助理研究教授Lior Cohen对Krueper设计和编程模型、计算结果和论文工作给予了独特的赞扬。Lior Cohen在该项目中担任顾问。

Lior Cohen说,我受到了量子力学反直觉结果的启发,他引用了解决这些实验的愿望,为了继续这项工作,我们计划在纤维中开发量子增强的远程温度传感器。



这项研究是劳伦斯利弗莫尔国家实验室的Co-authors Stephen Libby 和 Charles Yu 以及加州大学圣地亚哥分校的Robert Mellors 合作进行的。

科罗拉多大学博尔德工程与应用科学学院通过其量子工程计划致力于量子研究,该计划旨在建立扩大该领域的研究努力,特别是在量子传感方面,这是该学院的一个独特优势,同时发展加强与当地和地区合作伙伴的关系。量子工程计划最近开设了一个新的跨学科实验室空间,致力于这方面的工作。


相关链接

https://www.hpcwire.com/off-the-wire/researchers-advance-quantum-sensing-with-a-new-model-in-optical-fibers/


end



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