Muliggør distribuerede kvantesensorer til samtidige målinger på fjerne steder

Det er lykkedes et forskerhold at implementere en distribueret kvantesensor, der kan måle flere rumligt fordelte fysiske størrelser med høj præcision ud over standard kvantegrænsen med få ressourcer. Deres resultater er offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications .

At dele den nøjagtige tid mellem fjerne lokationer bliver stadig vigtigere på alle områder af vores liv, herunder finans, telekommunikation, sikkerhed og andre områder, der kræver forbedret nøjagtighed og præcision ved afsendelse og modtagelse af data.

Kvantefænomener som superposition og sammenfiltring kan bruges til mere præcist at måle tiden for forskellige ure i to fjerne rum. På samme måde, hvis du har to fysiske størrelser, en i Seoul og en i Busan, kan du dele sammenfiltringstilstanden i Seoul og Busan og derefter måle de to fysiske størrelser samtidigt med større præcision, end hvis du måler de fysiske størrelser i Seoul og Busan hver for sig. .

Der er en forventning om, at kvantesensorer vil muliggøre ultrapræcise målinger, som ikke er mulige med klassiske sensorer, og 'distribuerede kvantesensorer' er systemer, der kan måle fordelte flere parametre over et stort område med højere præcision end konventionelle sensorer.

Et forskerhold fra Korea Institute of Science and Technology (KIST) har eksperimentelt demonstreret, at distribuerede kvantesensorsystemer kan bruges til at måle fænomener med den højeste præcision, der kan opnås med kvantemekanik, i situationer, hvor de objekter, der skal måles, er fordelt over et stort område.

Holdet genererede eksperimentelt en overlejret maksimal sammenfiltringstilstand, der samtidigt eksisterer i fire rum langt fra Bell-tilstanden, en kvantesammenfiltringstilstand, og anvendte den til at nå Heisenberg-grænsen, grænsen for kvantemekanisk præcision.

"Vi ser frem til at udvide til praktiske teknologier såsom global tidssynkronisering og ultramikroskopisk cancerdetektion ved at være banebrydende i kernekildeteknologien til distribueret kvanteregistrering, som muliggør målinger ud over standardkvantegrænsen med få ressourcer," siger Dr. Hyang-Tag Lim fra KIST, der ledede undersøgelsen.

Dr. Hyang-Tag Lim og hans team ved Center for Quantum Information arbejdede på denne forskning i samarbejde med førende nationale og internationale forskningsinstitutter såsom Chung-Ang University, Korea Research Institute of Standards and Science (KRISS), Agenturet for Forsvarsudvikling (ADD) og Oak Ridge National Laboratory (ORNL).

Flere oplysninger: Dong-Hyun Kim et al., Distribueret kvanteregistrering af flere faser med færre fotoner, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-023-44204-z

Journaloplysninger: Nature Communications

Leveret af National Research Council of Science and Technology