Ett forskarlag har lyckats implementera en distribuerad kvantsensor som kan mäta flera rumsligt fördelade fysiska storheter med hög precision utöver standardkvantgränsen med få resurser. Deras resultat publiceras i tidskriften Nature Communications .
Att dela den exakta tiden mellan avlägsna platser blir allt viktigare inom alla områden av våra liv, inklusive ekonomi, telekommunikation, säkerhet och andra områden som kräver förbättrad noggrannhet och precision när det gäller att skicka och ta emot data.
Kvantfenomen som superposition och intrassling kan användas för att mer exakt mäta tiden för olika klockor i två avlägsna utrymmen. På liknande sätt, om du har två fysiska storheter, en i Seoul och en i Busan, kan du dela intrasslingstillståndet i Seoul och Busan och sedan mäta de två fysiska storheterna samtidigt med större precision än om du mäter de fysiska storheterna i Seoul och Busan separat. .
Det finns en förväntning om att kvantsensorer kommer att möjliggöra ultraexakta mätningar som inte är möjliga med klassiska sensorer, och "distribuerade kvantsensorer" är system som kan mäta fördelade flera parametrar över ett stort område med högre precision än konventionella sensorer.
En forskargrupp från Korea Institute of Science and Technology (KIST) har experimentellt visat att distribuerade kvantavkänningssystem kan användas för att mäta fenomen med högsta precision som kan uppnås med kvantmekanik i situationer där objekten som ska mätas är fördelade över ett stort område.
Teamet genererade experimentellt ett överlagrat maximalt intrasslingstillstånd som samtidigt existerar i fyra utrymmen långt ifrån Bell-tillståndet, ett kvanttrasslingstillstånd, och tillämpade det för att nå Heisenberg-gränsen, gränsen för kvantmekanisk precision.
"Vi ser fram emot att expandera till praktiska teknologier som global tidssynkronisering och ultramikroskopisk cancerdetektion genom att vara banbrytande med kärnkällteknologin för distribuerad kvantavkänning, som möjliggör mätningar utöver standardkvantgränsen med få resurser", säger Dr. Hyang-Tag Lim från KIST, som ledde studien.
Dr. Hyang-Tag Lim och hans team vid Center for Quantum Information arbetade med denna forskning i samarbete med ledande inhemska och internationella forskningsinstitut som Chung-Ang University, Korea Research Institute of Standards and Science (KRISS), byrån för Defense Development (ADD) och Oak Ridge National Laboratory (ORNL).
Mer information: Dong-Hyun Kim et al, Distribuerad kvantavkänning av flera faser med färre fotoner, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-023-44204-z
Journalinformation: Nature Communications
Tillhandahålls av National Research Council of Science and Technology
