目前量子弱測量在理論方面有什麼進展？

上世紀八十年代末期，由Aharonov等人提出的量子力學的弱測量理論，對於物理實在和觀測量只在測量發生時才聯繫起來的觀點產生了衝擊，並基於此給出了一些有趣的量子佯謬。弱測量理論不僅提供了理解量子佯謬和一些基本問題的理論框架，而且提供了對微弱信號進行放大的一個實用工具。

量子力學的弱測量包括了四個步驟：系統和儀器的初態製備，將二者用微弱的相互作用進行耦合，對於系統的後選擇操作，以及最後對儀器數據的讀取。基於先後選擇的條件下，儀器的讀數可以被顯著地放大；而且在很多具體情況下，信噪比的放大也可以實現。例如，最近弱測量對信號和信噪比的放大作用被用於探測光的自旋霍爾效應以及光束的微弱橫向偏移。

與弱測量研究的主流方向不同，合肥微尺度物質科學國家實驗室量子物理與信息研究部吳盛俊副教授帶領的研究組，對弱測量理論在信號放大中起的作用以及該理論的局限性展開了較為系統的研究。他們推導出基於最廣泛的前後選擇下信號放大結果的一般表達式，證明了信號放大上限的存在，並給出了這一最優放大值。同時，他們指出，當量子雜訊為主要雜訊時，考慮後選擇成功的概率，信噪比的放大不會很明顯（Phys.Rev.A.83.052106 2011和Phys.Rev.A.84.052111 2011）。

最近，吳盛俊副教授研究組同波蘭Gdansk大學的Marek Zukowski教授合作，提出了一種對一對互補物理量共同進行弱測量的新方案。他們給出了對互補力學量共同進行弱測量的一般理論框架，並基於參量下轉換過程提出了一個可控多用途的實用弱測量方案。基於此方案的弱測量相對於無後選擇的情況可以對信號和信噪比提高几個量級。這一成果發表在《物理評論快報》(Phys.Rev.Lett.108.080403 2012)上。

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