用量子增强技术测量光钟的微小能量变化
作者: aeks | 发布时间: 2025-10-13 11:58 | 更新时间: 2025-10-13 11:58
学科分类: 信息与通信工程 光学工程 控制科学与工程 物理学
光晶格钟处于精密计量学的前沿领域，其运行精度已接近由量子噪声设定的标准量子极限。利用量子纠缠有望突破这一极限，但在可扩展性和测量分辨率要求方面存在实际困难。本研究借鉴完整量子门概念，开发了一种新型拉比型“全局相位光谱技术”，该技术利用对失谐敏感的整体阿哈罗诺夫-阿南丹相位。通过这种方法，我们在光钟跃迁中实现了量子放大的时间反转光谱技术，直接测得其计量增益为2.4(7)分贝，并在激光噪声灵敏度方面较标准量子极限提升了4.0(8)分贝。为此，我们引入旋转回波以保护动力学过程免受光-原子耦合不均匀性的影响，并通过两种核自旋态的对称相位编码实现了激光噪声抵消的差分测量。我们的技术不受测量分辨率的限制，由于纠缠相互作用的全局特性而易于扩展，并且对典型的实验缺陷具有高抗干扰性。我们期望该技术能广泛应用于下一代原子钟以及其他接近基本量子精度极限的量子传感器。