你關心的量子感測器，有新突破啦！

光電探測器將光轉換成電信號，導致光的丟失，由因斯布魯克大學特雷西·諾瑟普領導的研究人員現在已經建立了一個量子感測器，可以無損地測量光粒子，它可以用來進一步研究光的量子特性。物理學家特雷西·諾瑟普目前正在因斯布魯克大學研究量子互聯網的發展。《美國公民》建立了量子信息從物質到光的傳輸介面，反之亦然。通過這樣的介面，預計未來全世界的量子計算機將能夠通過光纖線路相互通信。

在研究中，諾瑟普和在實驗物理系的團隊現在展示了一種方法，用這種方法可以無損地測量可見光。這一進展是在塞爾日·阿羅什(Serge Haroche)工作之後發生的。上世紀90年代，阿羅什在中性原子的幫助下對微波場的量子特性進行了表徵，並於2012年獲得諾貝爾物理學獎。在博士後Moonjoo Lee和博士生Konstantin Friebe領導的研究中，研究人員將一個電離的鈣原子放置在兩個中空的鏡子之間，通過鏡子可以引導可見光。

兩個球面鏡之間的離子作為光粒子的量子感測器，圖片：Klemens Schüppert

離子對光只有微弱的影響，離子的量子測量使我們能夠對電離室中光粒子的數量做出統計預測。物理學家們對測量結果的解釋得到了理論物理系因斯布魯克量子驗光師赫爾穆特·里施(Helmut Ritsch)領導的研究小組支持。諾瑟普總結道：人們可以在光粒子量子感測器的背景下說話。自2017年以來，諾瑟普一直在因斯布魯克大學(University of Innsbruck)擔任英格堡?霍克梅爾(Ingeborg Hochmair)教授。新方法的一個應用是通過反饋迴路將測量結果反饋到系統中，從而建立所需的狀態，從而生成特殊的定製光場。

其新研究成果發表在《物理評論快報》上，研究人員將自己局限於經典狀態。在未來，這種方法也可以用來測量光的量子態。這項研究得到了奧地利科學基金FWF和歐盟等組織的財政支持。將單個捕獲離子分散耦合到光學腔中，以非破壞性的方式提取腔光子數分布信息。用拉姆齊光譜法測量了離子所經歷的光子數依賴的交流斯塔克位移。首先利用這些測量值來獲得離子與腔體的相互作用強度。接下來重建了相干態和混合熱相干統計態的空腔光子數分布，發現與校準態的重疊超過99%。

博科園-科學科普｜研究/來自: 因斯布魯克大學

參考期刊文獻:《物理評論快報》

DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.153603

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