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混合量子系统实现超精密传感

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xinwen.mobi 发表于 2025-7-7 20:12:55 | 显示全部楼层 |阅读模式
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近日，丹麦哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所团队开发出一种混合量子系统，能帮助多种技术实现更高精度的测量，为医疗、天文、信息等多领域的技术革新提供了坚实支撑。相关成果已发表于《自然》杂志。具体信息如下：技术背景：随着量子光学发展，传感器的灵敏度正不断逼近“标准量子极限”，这是由于在微观尺度进行测量时，不可避免地受到量子噪声干扰所造成的限制。要突破这一极限，必须引入先进的量子技术来抑制这些噪声。实现原理：该混合量子系统首次实现了大规模纠缠，涉及多光子态与大型原子自旋系统之间的相互作用，使系统能够实现“频率相关压缩”，从而动态降低宽频带范围内的量子噪声。团队利用了“压缩光”和“负质量”自旋系统两种关键技术。“压缩光”可将量子噪声压缩至标准量子极限以下，降低光的振幅或相位噪声；“负质量”自旋系统由大量原子自旋组成，能将噪声符号从正转负，当传感器信号与该系统结合后，能有效抑制量子噪声。技术优势：传统方法要实现压缩和噪声抑制，往往依赖庞大的光学装置，例如LIGO和VIRGO引力波探测器就使用了长达300米的光学谐振腔。而新系统可在桌面级设备上实现类似性能，显著提升了其实用性和部署灵活性。应用前景：在生物医学方面，可提高磁共振成像的空间分辨率，助力神经退行性疾病的早期诊断；在天文学领域，有助于增强引力波探测器对时空涟漪的捕捉能力，推进黑洞碰撞、中子星合并等宇宙事件研究；此外，该系统还可应用于量子通信和计算，支持量子中继器、长距离安全通信和量子网络中的存储单元发展。
量子, 噪声, 实现

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