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用量子纠缠实现物体探测的微波量子照明技术

2020-05-25

量子照明技术是一种利用信号-闲置光子对(singal-idler photon pairs)的量子纠缠特性来提高强热噪声环境内低反射率物体探测效率的探测技术。这种探测技术在超低信号功率探测领域尤其具有优势,例如在无创生物医学成像和低功率近程雷达领域将具有很好的潜在应用。

近日,来自奥地利、美国和英国等的一个联合研究小组实现了一种微波频率下的量子照明技术,利用微波光子纠缠对实现了在室温下对距离一米的物体进行探测,该研究成果发表在了《Science Advances》期刊上。该研究小组采用的方案并不复杂,其首先用一个超导约瑟夫森参量转换器(Josephson parametric converter, JPC)实现信号光子和闲置光子对的量子纠缠,然后将信号光子发送给室温下的待探测物体,最后用一个基于正交测量的数字相位共轭接收机对从待探测物体反射回的信号光子和直接来自JPC的闲置光子进行测量,从而实现了对目标物体的探测。由于利用了微波光子对的纠缠特性,通过该方案,该研究实验结果显示出了优于对称经典噪声雷达的性能。采用低噪声的量子参数放大器对信号进行放大,则能够降低信号噪声,从而进一步提高探测性能。

虽然目前该研究成果仍然是处于概念演示阶段,但其已经从实验上证明了微波量子照明或者称为微波量子雷达是能够实现的,并且能够达到优于经典雷达的性能。

论文信息:http://advances.sciencemag.org/content/6/19/eabb0451

(来源:北京量子信息科学研究院微信公众号

 



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