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增强型量子传感器在中国科大

据官方网站报道,中国科大,和中国科大, 郭光灿,院士在量子传感和宇称-time对称体系实验研究方面取得重要进展。该团队的李传锋和唐建顺课题组首次实现了PT对称增强量子传感器,其灵敏度比传统量子传感器高8.86倍。研究结果于2020年12月10日发表在国际知名期刊《物理评论快报》上。

据报道,PT对称理论是为了拓展量子力学而发展起来的,但在经典物理系统中取得了巨大的成功。它有许多违反直觉的现象和显著的应用,包括单向光传输、无线能量传输、PT对称增强传感器等。一个自然的问题是,这些现象和应用能否在量子系统中实现,特别是能否利用PT对称性来增强量子传感器的灵敏度。理论研究表明这是可行的,难点在于构造一个破量子PT对称系统。

在之前的工作中,李传锋和唐建顺的研究小组利用量子开放系统[Nature Photonics 10,642(2016)]和非埃尔米特量子逻辑门[PHY]构建了量子PT对称系统。Rev.LETT.124,230402 (2020)]。

在这项工作中,研究小组构建了一个弱测量辅助的量子PT对称系统。弱测量的弱值用于直接测量包括实部和虚部,在内的系统的所有能谱,系统可以有效地从非对称破缺区过渡到对称破缺区。基于该系统,研究团队首次实现了PT对称增强量子传感器,并研究了提高灵敏度的最佳条件相关的各种特性。实验结果表明,当工作点设置在PT对称系统的断裂奇点时,该量子传感器的灵敏度比传统量子传感器提高了8.86倍。另外,通过分别检测能量分裂的实部和虚部,还可以得到扰动方向的信息。

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