物理學家研發(fā)在量子極限下工作的可量產(chǎn)光子傳感器能用于環(huán)境、癌癥等高精度監(jiān)測

當代社會，傳感器遍布安全和環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療保健、自動駕駛等眾多領域，在社會生活中發(fā)揮著記錄重要信息等關鍵作用。

而量子傳感有望大幅提高現(xiàn)有傳感器的性能，使其能夠更準確和快速地測量物理量，并將對多方面的科學和技術領域產(chǎn)生變革性影響。

近日，英國布里斯托大學領導的一個物理學家團隊宣稱，他們證明“利用一種環(huán)形諧振器，可以在不需要復雜的光量子態(tài)和探測方案的情況下對重要物理性質(zhì)進行高精度測量”。據(jù)了解，該環(huán)形諧振器能采用當前的半導體工藝進行批量制造，有望被實際應用于環(huán)境監(jiān)測、超聲成像、抗體譜和癌癥檢測等領域。

在商業(yè)代工廠中納米制造的具有微環(huán)諧振器的光子芯片

量子信息科學的理論和實際應用是當今科學技術領域最激動人心的研究活動之一。

研究人員表示：“光的量子態(tài)已被證明可以提高在經(jīng)典策略之上的吸收估計的精度。但目前大多數(shù)量子傳感方案依賴于光的特殊糾纏或壓縮狀態(tài)及難以產(chǎn)生和檢測的物質(zhì)，這是量子極限傳感器功能得以全部利用和實際部署的主要障礙。”

目前，使用光學環(huán)形諧振器檢測和表征分析物已被應用于廣泛的場景，如氣體傳感、機械應變的測量和生化分析。但利用這些結(jié)構(gòu)估計被分析物性質(zhì)在量子計量學中的基本極限幾乎還未被具體研究。

量子計量學試圖確定和達到估計物理參數(shù)的基本量子極限（量子尺度下測量精度的極限），主要是識別在等效資源集上優(yōu)于經(jīng)典傳感方案的量子策略，例如，給定探針光子的平均數(shù)量，非經(jīng)典態(tài)被用于提高在干涉測量、磁測量和光譜學等各種應用中的相位和吸收精度估計。……