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記者19日從上海交通大學(xué)獲悉，該校物理與天文學(xué)院講席教授、李政道研究所兼職研究員張衛(wèi)平與助理研究員包谷之等組成的團(tuán)隊(duì)，在量子干涉技術(shù)與量子精密測(cè)量領(lǐng)域再次取得重大突破，提出并實(shí)現(xiàn)了一種全新的干涉架構(gòu)——“量子孿生干涉儀”。該團(tuán)隊(duì)將其一直保持的量子關(guān)聯(lián)干涉儀相位測(cè)量信噪比的國(guó)際紀(jì)錄再次提升三個(gè)數(shù)量級(jí)。相關(guān)成果近日發(fā)表于國(guó)際期刊《科學(xué)進(jìn)展》。

干涉儀在導(dǎo)航、引力波探測(cè)、電磁傳感及量子計(jì)量學(xué)的眾多方向都是不可或缺的精密測(cè)量工具，但其探測(cè)微弱信號(hào)的靈敏度受限于標(biāo)準(zhǔn)量子極限。該團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)的光量子關(guān)聯(lián)干涉儀及量子增強(qiáng)梯度計(jì)已成功突破了這一極限，并長(zhǎng)期在國(guó)際上保持最好紀(jì)錄。

據(jù)悉，目前主流的量子干涉相位測(cè)量均采用平衡零拍探測(cè)原理，依靠一個(gè)強(qiáng)本地振蕩場(chǎng)作為參考，通過(guò)信號(hào)光與其干涉來(lái)提取相位信息。然而，長(zhǎng)期以來(lái)學(xué)界并未意識(shí)到，由于強(qiáng)本地振蕩場(chǎng)的存在，平衡零拍探測(cè)中，干涉兩臂光強(qiáng)事實(shí)上處于極端不平衡狀態(tài)，這成為相位測(cè)量靈敏度的探測(cè)瓶頸。該團(tuán)隊(duì)?wèi){借理論與實(shí)驗(yàn)的雙重優(yōu)勢(shì)，敏銳地辨識(shí)到這一原理的局限性。

為突破此局限，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了互為糾纏的“量子孿生干涉儀”，取代現(xiàn)有的平衡零拍探測(cè)。基于并行配置的雙對(duì)孿生糾纏光束，團(tuán)隊(duì)建立了量子關(guān)聯(lián)干涉與糾纏探測(cè)協(xié)同的相位測(cè)量新范式。這一成果成為量子計(jì)量學(xué)向前邁進(jìn)的又一里程碑。