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“宇称—时间”对称增强型量子传感器问世

发布日期:2021-01-11          信息来源:合肥市政协         [关闭]

中国科学技术大学郭光灿院士团队李传锋、唐建顺研究组在量子传感和“宇称—时间”对称系统的实验研究中取得重要进展,他们首次实现“宇称—时间”对称增强型量子传感器,其灵敏度比传统量子传感器提高了8.86倍。该成果近期发表于《物理评论快报》。

浩渺的宇宙中有无数普通或者奇妙的对称性。如果物质同时满足时间和空间对称,科学家就认为他们满足“宇称—时间”对称。“宇称—时间”对称理论,由美国物理学家本德尔等人于2002年对量子力学进行推广而提出,它有许多违反直觉的现象和引人注目的应用,包括单向光传输、无线能量传输、“宇称—时间”对称增强的传感器等。但这些现象和应用都是在经典物理系统中实现,能否应用到量子系统?能否利用“宇称—时间”对称来增强量子传感器的灵敏度?

在前期工作中,李传锋、唐建顺研究组已经利用量子开放系统和非厄米量子逻辑门,构建出量子“宇称—时间”对称系统。随后,他们构造了一个弱测量辅助的量子“宇称—时间”对称系统。利用弱测量的弱值直接测量包括实部和虚部在内的系统全部能谱,并且该系统可以有效地从非对称破缺区域过渡到对称破缺区域。

基于这一系统,该研究组首次实现“宇称—时间”对称增强型量子传感器,并研究了与提高灵敏度的最佳条件相关的各种特性。实验结果表明,将工作点设置在“宇称—时间”对称系统的破缺奇异点,则这种传感器的灵敏度相较于传统量子传感器提高了8.86倍。

审稿人认为,“这是一个非常有趣且有意义的实验,对非厄米物理和‘宇称-时间’对称性领域有着非常大的影响”,“这是一个重大进步,证实了运行在奇异点的真正量子传感器可以实现”。

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