本报讯 芝加哥大学普利兹克分子工程学院(PME)麦克唐纳博士研究团队研发出一种新方法,可使量子传感器的灵敏度成倍提高,或可应用于检测和诊断疾病、预测火山爆发和地震,以及深度地下勘测等领域。该研究成果已发表在《自然通讯》杂志上。
量子传感器是利用量子纠缠等特性,通过操纵原子和光子的量子态作为测量探针,实现对环境的高灵敏度测量,而提高其测量精度往往需要增大传感器设计或增加传感粒子数量。该团队发现一种新方法,可用于改进传统传感器的设计,研制出高精度量子传感器。其基本原理是利用非厄米特动力学的原理,通过创造一系列相连光子腔作为量子传感器,光子可在相邻腔进行传输,从而实现高灵敏度测量。经理论计算,测量精度会随着空腔数量呈指数型增长,而且不需要使用任何额外的能量,也不会增加量子涨落不可避免的噪音。目前该团队正在建立一个超导电路,对该发现进行进一步验证,同时计划利用耦合自旋来构建类似的量子传感平台。