精确测量达到极限

格里菲斯大学的研究人员展示了一个精确测量速度、加速度、材料特性甚至重力波的程序，该程序接近量子物理定律允许的最终灵敏度。

发表在《自然通讯》上的这项工作发现，由杰夫普里德教授领导的格里菲斯团队使用光子(单个光粒子)，并使用它们来测量光束与其伴随的参考光束相比所行进的额外距离，因为它穿过了被测量的样本——一个薄晶体。

研究人员结合了三种技术——纠缠(光子之间可能存在的量子连接)、沿着测量路径来回传递的光束，以及一种专门设计的检测技术。

“每次光子穿过样本，都会进行微观测量。总测量值是所有这些微观测量的组合，”格里菲斯的Sergei Slussarenko博士说，他负责这项实验。“光子通过的次数越多，测量就越精确。

“我们的方案将作为工具的蓝本，可以精确测量物理参数，这是普通测量设备无法实现的。

这篇论文的主要作者沙基布达里亚诺什博士说，这种方法可以用来研究和测量其他量子系统。

“这些可能非常脆弱，我们发出的每一个探测光子都会干扰它。在这种情况下，使用少量但最有效的光子可能是至关重要的，我们的计划展示了如何做到这一点，”他说。

虽然一种策略是使用尽可能多的光子，但这不足以达到最终的性能。因此，需要提取每个光子最大数量的测量信息，这是格里菲斯实验实现的。与任何类似的实验相比，所谓的海森堡精度极限。

由于达里亚诺什博士和霍华德怀斯曼教授设计的方案在理论上可以达到精确的海森堡极限，剩下的误差就归结于实验的不完善。

怀斯曼教授说：“这项技术的真正优势在于，即使你没有开始用好的测量方法进行猜测，它也能正常工作。“以前的工作主要集中在可以做出非常好的初始近似的情况，但这并不总是可行的。”

在实验室外使用原理演示之前，需要一些额外的步骤。

使用目前的技术不容易产生纠缠光子，这意味着仍然更容易使用许多光子，而不是以最好的方式使用每组纠缠光子。

然而，根据该团队的说法，这种方法背后的想法可以在量子计算算法和基础科学研究中找到直接应用。

最后，该方案可以扩展到更大数量的纠缠光子，其中海森堡极限和通常可达到的极限之间的差异更加显著。

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