“量子精密测量与应用”专辑前言

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作者 肖连团 刘琨 张沛 《量子电子学报》 北大核心 2025年第4期435-436,共2页

量子精密测量通过对物理量进行量子水平上的极限探测和精准操控,以期实现在信息、材料、国防等诸多关键领域的综合应用。相关技术已在时频测量、重力测量、量子导航、原子分子测量、量子传感、磁场测量、量子成像、量子雷达、精密光谱... 量子精密测量通过对物理量进行量子水平上的极限探测和精准操控,以期实现在信息、材料、国防等诸多关键领域的综合应用。相关技术已在时频测量、重力测量、量子导航、原子分子测量、量子传感、磁场测量、量子成像、量子雷达、精密光谱测量、引力波探测、量子弱测量等众多领域快速发展。随着国际基本物理计量单位“量子化”的实现,新一代精密测量已进入量子时代。 展开更多

关键词 量子精密测量 国防 磁场测量 信息 原子分子测量

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基于光晶格原子钟的量子精密测量

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作者 卢晓同 常宏 《量子电子学报》 北大核心 2025年第4期437-449,共13页

光晶格原子钟凭借其超高频率分辨的钟跃迁探测、极高的频率稳定度和准确度、光频域的钟跃迁、纯净的原子初态制备和超长的量子态相干操控时间等特点,在量子精密测量领域发挥着重要作用。利用光晶格原子钟钟跃迁频率对电场、磁场、温度... 光晶格原子钟凭借其超高频率分辨的钟跃迁探测、极高的频率稳定度和准确度、光频域的钟跃迁、纯净的原子初态制备和超长的量子态相干操控时间等特点,在量子精密测量领域发挥着重要作用。利用光晶格原子钟钟跃迁频率对电场、磁场、温度和重力加速度等物理量敏感的特点,可以通过设计实验来定量确定待测物理量与钟跃迁频率以及跃迁速率的关系,并结合相关理论推导出待测量。本文综述了光晶格原子钟在量子精密测量方面的典型应用,包括时间频率测量、广义相对论的检验、基本物理常数随时间变化的测量和原子物理研究等。 展开更多

关键词 量子信息 光晶格原子钟 量子精密测量 光与原子相互作用 光晶格

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基于原子天线的低频电场量子精密测量和应用 被引量：4

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作者 杜艺杰 吕子瑶 +4 位作者 胡伟东 何军 刘志慧 董涛 金世超 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期701-712,共12页

基于原子系综的量子精密测量体系具有高准确和高稳定的特点,是未来先进测量体系的发展方向之一。其中,基于里德堡原子的电场测量具有高灵敏、超宽带以及优异的电气隔离等特性,近年来受到广泛关注。然而,当前基于里德堡原子的电场量子精... 基于原子系综的量子精密测量体系具有高准确和高稳定的特点,是未来先进测量体系的发展方向之一。其中,基于里德堡原子的电场测量具有高灵敏、超宽带以及优异的电气隔离等特性,近年来受到广泛关注。然而,当前基于里德堡原子的电场量子精密测量研究多集中于微波频段,GHz以下的低频电场测量研究较少。鉴于DC~MHz频段电场的高灵敏探测在地球物理、生物传感、国防通信、太空探索等方面具有重要的科学意义和应用价值,本文梳理了DC~MHz频段的新型天线研究进展,综述了近年来原子天线技术的发展趋势,概述了基于里德堡原子的低频电场测量原理,并分析讨论了原子天线在灵敏度、瞬时带宽等关键性能指标方面的提升方案及在未来低频探测领域的潜在应用。 展开更多

关键词 量子信息 量子精密测量 里德堡原子 原子天线 低频电磁场

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单自旋量子精密测量——基于钻石量子传感器的微观磁共振

4

作者 程春阳 张琪 石发展 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第11期861-872,共12页

量子精密测量作为基于量子力学原理发展起来的精密测量技术,正成为各学科发展的重要推动力.此处所谓的单自旋量子精密测量一层含义是指以金刚石中的一类点缺陷——氮-空位色心单自旋为量子信息载体,通过光探测磁共振方式对其进行检测;... 量子精密测量作为基于量子力学原理发展起来的精密测量技术,正成为各学科发展的重要推动力.此处所谓的单自旋量子精密测量一层含义是指以金刚石中的一类点缺陷——氮-空位色心单自旋为量子信息载体,通过光探测磁共振方式对其进行检测;另一层面是指通过微波射频的操控将氮-空位色心单自旋制备成量子传感器,实现高灵敏度高空间分辨率的微观磁共振,甚至可以达到对单电子/单核自旋检测的水平.这一技术用量子传感代替电学探测模式,将传统磁共振的检测能力在空间上从毫米推进到纳米尺度,分子数从数十亿推进到单个分子水平.基于氮-空位色心的量子精密测量技术仍处于快速发展阶段,其正在被应用于二维材料磁性研究、超导、单分子结构、单细胞磁检测等方向,有望为物理、化学、生命科学甚至医学等领域的发展提供重要支撑.本文首先介绍单自旋量子精密测量的基本概念和原理,接着着重介绍本课题组近年基于氮-空位色心的量子精密测量相关实验研究,包括单分子顺磁共振、纳米核磁共振、基础物理等方面的相关进展及未来研究展望. 展开更多

关键词 量子精密测量 氮-空位色心 量子传感器 单自旋 微观磁共振

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不同噪声环境中量子精密测量及其量子模拟实验检验的研究进展

5

作者 艾清 王洋洋 邱静 《北京师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期869-877,共9页

量子精密测量利用量子纠缠和量子相干性提高测量精度.本文简要回顾了在各种噪声环境中的量子精密测量方案,包括非马尔科夫噪声、关联噪声、双光子噪声环境等.另外,量子信息的蓬勃发展让我们能够设计和利用相应的量子模拟实验,从而检验... 量子精密测量利用量子纠缠和量子相干性提高测量精度.本文简要回顾了在各种噪声环境中的量子精密测量方案,包括非马尔科夫噪声、关联噪声、双光子噪声环境等.另外,量子信息的蓬勃发展让我们能够设计和利用相应的量子模拟实验,从而检验各种量子精密测量理论方案的实验可行性. 展开更多

关键词 量子精密测量 开放量子系统 非马尔科夫 量子芝诺效应 量子相变 量子模拟

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我国科学家研究量子精密测量获重要进展

6

《信息网络安全》 CSCD 北大核心 2020年第11期96-96,共1页

高质量的光子源是量子技术的关键器件,近期中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等人与美国普林斯顿大学等机构的学者合作,在同时具备高纯度、高效率的单光子源器件上观察到强度压缩,为实现基于单光子源的量子精密测量奠定了基础。国际权威... 高质量的光子源是量子技术的关键器件,近期中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等人与美国普林斯顿大学等机构的学者合作,在同时具备高纯度、高效率的单光子源器件上观察到强度压缩,为实现基于单光子源的量子精密测量奠定了基础。国际权威学术期刊《物理评论快报》日前发表了该成果。当代量子应用研究主要分为量子通信、量子计算和量子精密测量三大领域,单光子源不仅可以用于量子通信、量子计算研究,也是实现量子精密测量的重要资源。 展开更多

关键词 量子计算 单光子源 潘建伟 权威学术期刊 量子精密测量 量子通信 中国科学技术大学 量子技术

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中国科学技术大学在量子精密测量领域获重要进展

7

《信息网络安全》 CSCD 北大核心 2021年第2期97-97,共1页

近日,中国科学技术大学郭光灿院士团队李传锋、项国勇研究组与香港中文大学袁海东教授合作,在量子精密测量实验中实现3个参数同时达到海森堡极限精度的测量,测量精度比经典方法提高13.27分贝。该成果在线发表于《科学进展》。单参数量... 近日,中国科学技术大学郭光灿院士团队李传锋、项国勇研究组与香港中文大学袁海东教授合作,在量子精密测量实验中实现3个参数同时达到海森堡极限精度的测量,测量精度比经典方法提高13.27分贝。该成果在线发表于《科学进展》。单参数量子精密测量是量子精密测量中最简单的问题,近年来在引力波探测等问题中有了重要应用。多参数量子精密测量复杂得多,参数之间存在精度制衡。如何减少参数之间的精度制衡以实现多参数同时最优测量,是多参数量子精密测量的重要问题之一。 展开更多

关键词 量子精密测量 中国科学技术大学 单参数 李传锋 引力波探测 海森堡极限 经典方法 香港中文大学

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干涉仪量子增强相位精密测量的光子损耗鲁棒性

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作者 李俊宏 冯夏宁 韦联福 《激光技术》 北大核心 2025年第2期159-165,共7页

为了提高光子光学干涉仪在光子损耗情形下的相位测量精度,以典型的twin-Fock态为例输入光子马赫-曾德尔干涉仪,对光子符合计数探测在光子损耗下的探测精度进行了理论研究。结果表明,相较于宇称测量,当使用光子对作为输入时,光子符合计... 为了提高光子光学干涉仪在光子损耗情形下的相位测量精度,以典型的twin-Fock态为例输入光子马赫-曾德尔干涉仪,对光子符合计数探测在光子损耗下的探测精度进行了理论研究。结果表明,相较于宇称测量,当使用光子对作为输入时,光子符合计数探测方案对光子损耗显示出更强的鲁棒性,基于光子符合计数探测的相位测量精度在相位位于π/4和π/2之间时可以非常接近于量子克拉美罗界。采用光子符合计数探测方案有助于在实际环境中实现超高精度的相位测量,从而为突破传统散粒噪声限制提供了可能性。 展开更多

关键词 量子光学 量子精密测量 马赫-曾德尔干涉仪 量子克拉美罗界 光子符合计数探测

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压缩态辅助的量子非破坏性弱力测量 被引量：1

9

作者 贾蕊旗 韦展鹏 张可烨 《华东师范大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期19-25,共7页

在量子精密测量装置中,散粒噪声和测量反作用噪声这两种源于量子机制的噪声很难被同时削弱,导致其测量精度会止步于标准量子极限(standard quantum limit,SQL).使用压缩态光场和量子非破坏性测量法(quantum non-demolition measurement... 在量子精密测量装置中,散粒噪声和测量反作用噪声这两种源于量子机制的噪声很难被同时削弱,导致其测量精度会止步于标准量子极限(standard quantum limit,SQL).使用压缩态光场和量子非破坏性测量法(quantum non-demolition measurement,简称QND测量)是突破这一极限的两种常用方法.基于常见的腔光力学弱力探测系统,提出了一种将这两种方法结合起来的理论方案,相较于单独使用QND测量法,可以更深地突破SQL,获得更好的测量精度. 展开更多

关键词 量子精密测量 腔光力学 量子非破坏性测量 压缩态

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基于量子纠缠光源的椭圆偏振测量技术研究进展

10

作者 牛素俭 解孟雨 +1 位作者 周志远 史保森 《量子电子学报》 北大核心 2025年第4期450-463,共14页

椭圆偏振测量仪(以下简称偏振仪)是用于测量样品光学性质的重要工具,在物理、化学、材料科学等诸多领域都有着广泛的应用,其通过精确测量偏振光在经过样品前后偏振态的变化,并结合特定的理论模型,达到准确评估样品多种光学性质的目的。... 椭圆偏振测量仪(以下简称偏振仪)是用于测量样品光学性质的重要工具,在物理、化学、材料科学等诸多领域都有着广泛的应用,其通过精确测量偏振光在经过样品前后偏振态的变化,并结合特定的理论模型,达到准确评估样品多种光学性质的目的。当前,将新型光源应用到椭圆偏振测量技术中,以提升偏振仪的性能并拓展其应用范围,是相关研究领域的热点之一。而量子纠缠光源因其具有突破散粒噪声理论极限的潜能、极低光强下的抗噪能力以及非局域操控等特性,在量子精密测量领域得到广泛关注。近年来,人们日趋关注基于量子光源与椭圆偏振测量技术相结合的量子偏振仪的原理和应用研究。本文首先回顾了经典偏振仪的工作原理和类型,在此基础上,重点介绍了量子偏振仪的基本原理和研究进展,并展望了量子偏振仪的未来发展方向。 展开更多

关键词 量子信息 量子纠缠光源 经典偏振仪 量子偏振仪 量子精密测量

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反馈控制增强的量子多参数估计研究

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作者 杨玉 张沛 李福利 《量子电子学报》 北大核心 2025年第4期464-475,共12页

以量子参数估计为理论基础的量子精密测量技术,凭借其超越标准量子极限的探测优势,获得了广泛关注。很多应用场景往往涉及到对多个物理量的同时精确探测,但由于多个待估计参数的生成元通常不对易,这会使多个参数的估计精度相互制衡,最... 以量子参数估计为理论基础的量子精密测量技术,凭借其超越标准量子极限的探测优势,获得了广泛关注。很多应用场景往往涉及到对多个物理量的同时精确探测,但由于多个待估计参数的生成元通常不对易,这会使多个参数的估计精度相互制衡,最终导致多参数同时最优估计的目标难以实现。不同于制备大尺度纠缠态、压缩态或设计复杂量子测量方案等经典方法,近年来,研究者们从优化量子动力学的角度入手,通过在每组分动力学系统中添加量子控制的方式来调控量子态的演化。该类方法可以实现同时最优估计多个参数,可以克服多参数精度相互制衡的问题。本文对基于反馈控制的该类量子多参数估计方法进行了总结,从多个角度阐述了反馈控制对多参数同时最优估计的提升作用,展现了该技术在实际应用中的潜力,最后总结并展望了量子多参数估计的未来研究趋势。 展开更多

关键词 量子信息 量子精密测量 多参数估计理论 量子控制 量子克拉美罗界

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基于里德堡原理的量子电场传感技术及在电力系统应用展望

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作者 刁赢龙 曲朝阳 +3 位作者 曲楠 曹杰 徐晓宇 游书航 《高电压技术》 北大核心 2025年第7期3180-3190,共11页

随着新型电力系统的建设,为了更好地实现新型电力系统的可观可测与状态估计,电场传感器将呈现海量分布态势,而量子传感器可以实现物理量溯源至基本物理常数,具有高准确度、宽频域和远程校准等诸多优势,且对待测量场不侵扰,未来势必将在... 随着新型电力系统的建设,为了更好地实现新型电力系统的可观可测与状态估计,电场传感器将呈现海量分布态势,而量子传感器可以实现物理量溯源至基本物理常数,具有高准确度、宽频域和远程校准等诸多优势,且对待测量场不侵扰,未来势必将在电力系统得到更加广泛的应用。基于电磁诱导透明(electromagnetically induced transparency,EIT)和Stark效应的里德堡电场测量技术,因其里德堡原子(Rydberg atoms)相比普通基态原子具有众多独特的性质,比如较长的能级寿命、较大的极化率和电偶极矩,因此在测量方面具有较大潜力。该文围绕里德堡电场测量技术,简要叙述基于EIT和Stark效应的里德堡电场测量原理,以频段划分分析了不确定度评价以及测量方法的发展,以里德堡电场测量技术在电力系统中应用的攻关方向和里德堡电场传感器在新型电力系统的应用场景这两大方向进行展望,可为量子精密测量技术在电力系统的全面实用化落地提供一定的参考价值。 展开更多

关键词 量子精密测量 电场测量 里德堡原子 电力系统 宽频测量

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基于保偏布喇格光栅的窄线宽半导体激光器 被引量：1

13

作者 陈加齐 陈超 +8 位作者 孙晶晶 张建伟 刘朝晖 赵佳欣 杜明远 李向尚 秦莉 宁永强 王立军 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期771-776,共6页

为了研制面向量子精密测量应用的近红外波段光纤光栅外腔半导体激光器,采用独立设计的高偏振依赖增益芯片和双折射光纤布喇格光栅,通过法布里-珀罗等效谐振腔模型,系统分析了光栅反射率、外腔和芯片长度对激光线宽的影响。结果表明,所... 为了研制面向量子精密测量应用的近红外波段光纤光栅外腔半导体激光器,采用独立设计的高偏振依赖增益芯片和双折射光纤布喇格光栅,通过法布里-珀罗等效谐振腔模型,系统分析了光栅反射率、外腔和芯片长度对激光线宽的影响。结果表明,所研制激光器实现了54.46 mW的输出功率、58.88 dB的边模抑制比和24.46 dB的偏振消光比,利用延迟自外差拍频方法测得的洛伦兹线宽低至2.69 kHz。此研究为独立设计制备分立器件的单频窄线宽外腔半导体激光器提供参考,有望应用于雷达成像、陀螺仪、磁力仪和原子钟等量子精密测量领域。 展开更多

关键词 激光器 窄线宽 延迟自外差拍频 量子精密测量

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线性光学采样算法中的多普勒补偿研究

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作者 施锡平 刘尉悦 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期729-737,共9页

基于双光梳的时频传递技术在实验中已经实现稳定的时频传输。然而,当双光梳两端存在相对运动而产生多普勒效应时,涉及的线性光学采样算法将不能满足要求。为了能够精确解算多普勒效应导致的干涉信号时间延时和频率偏移,本文推荐了一种... 基于双光梳的时频传递技术在实验中已经实现稳定的时频传输。然而,当双光梳两端存在相对运动而产生多普勒效应时,涉及的线性光学采样算法将不能满足要求。为了能够精确解算多普勒效应导致的干涉信号时间延时和频率偏移,本文推荐了一种基于宽带互模糊函数的时差频差联合估计算法。仿真模拟了特定参数下,光梳延时为38.78 fs,相对速度在0~1800 m/s之间的若干组干涉信号,所推荐算法仿真得出时延误差为0,速度误差小于0.3 m/s。相对于窄带互模糊函数,该算法具有更好的大速度下时间及频率尺度估计性能。 展开更多

关键词 量子信息 量子精密测量 线性光学采样 多普勒效应 时差频差 宽带互模糊函数

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消多普勒饱和吸收激光稳频教学实验平台 被引量：1

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作者 全伟 段利红 +2 位作者 刘清波 杜鹏程 李光慧 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2023年第7期178-182,227,共6页

激光器是原子磁强计、原子陀螺仪等量子传感器的核心部件。量子传感器通过激光、磁场等与原子的相互作用,实现对相应物理量的高精度测量。激光频率优化及稳定是实现量子精密测量的关键技术。该文在理解原子能级跃迁、激光饱和吸收稳频... 激光器是原子磁强计、原子陀螺仪等量子传感器的核心部件。量子传感器通过激光、磁场等与原子的相互作用,实现对相应物理量的高精度测量。激光频率优化及稳定是实现量子精密测量的关键技术。该文在理解原子能级跃迁、激光饱和吸收稳频原理基础上,搭建了消多普勒激光饱和吸收稳频教学实验平台,通过扫描铷原子的消多普勒饱和吸收光谱,将激光频率锁定在铷原子的D1线上,获得了频率高度稳定的激光输出。该平台能够使学生直接观测原子吸收与激光频率稳定的过程,有助于学生对激光与原子相互作用的深入理解以及实验动手能力的提升,为研究生和本科生的相关课程教学提供了有力支撑。 展开更多

关键词 量子传感器 量子精密测量 精细能级 激光稳频 消多普勒饱和吸收谱

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基于金刚石NV色心的电流传感器仿真 被引量：3

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作者 赵龙 王鑫 +3 位作者 孙峰 汪玉 陈明 许克标 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第6期760-766,共7页

NV色心是金刚石中的一种点缺陷,可以用于高精度磁场测量。文章探讨将NV系综作为磁传感器来测量电流的可行性,并对电流强度、NV色心荧光强度与偏共振的关系进行建模仿真,分析传感器放置距离、激光、微波功率、金刚石NV色心浓度等对传感... NV色心是金刚石中的一种点缺陷,可以用于高精度磁场测量。文章探讨将NV系综作为磁传感器来测量电流的可行性,并对电流强度、NV色心荧光强度与偏共振的关系进行建模仿真,分析传感器放置距离、激光、微波功率、金刚石NV色心浓度等对传感器性能的影响,从而为金刚石NV色心电流传感器的设计与研制奠定了理论基础。 展开更多

关键词 量子精密测量 磁传感 电流传感 电子自旋共振

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基于相干双反馈Sagnac光纤干涉仪的设计与优化

17

作者 冯晓宇 聂敏 杨光 《激光杂志》 2025年第8期15-25,共11页

为了提高Sagnac光纤干涉仪的测量精度,提出了一种基于相干双反馈的Sagnac光纤干涉仪及其对应的优化策略。通过建立理论模型,分析了在理想情况和光子损耗下的干涉仪相位灵敏度,并研究了反馈强度、增益系数以及不同输入态类型(真空态、压... 为了提高Sagnac光纤干涉仪的测量精度,提出了一种基于相干双反馈的Sagnac光纤干涉仪及其对应的优化策略。通过建立理论模型,分析了在理想情况和光子损耗下的干涉仪相位灵敏度,并研究了反馈强度、增益系数以及不同输入态类型(真空态、压缩真空态和双相干态)对干涉仪相位灵敏度的相互作用。研究表明,相比于无反馈的情况,在低反馈强度下,双反馈结构能够显著提高干涉仪的相位灵敏度;向双反馈结构中注入压缩真空态或第二束相干态均能进一步提升干涉仪的相位灵敏度;在光子数损耗的条件下,双反馈结构仍显示出优于无反馈结构的相位灵敏度。这些发现不仅证实了相干双反馈Sagnac光纤干涉仪在精密测量领域的应用潜力,而且为量子光学测量技术的未来发展提供了新的方向。 展开更多

关键词 量子精密测量 相干反馈控制 Sagnac干涉仪 相位灵敏度

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