图：（a）原理图（b） 用于建立模型的简化原理图。

 

       对量子工程的研究使得在传感器技术方面取得许多重大进展，但光学损耗和信号噪声限制了其发展。在今年发表在Optics Express上的“量子纠缠模型-增强光纤传感”中，CU Boulder及其合作伙伴预测并展示了基于光纤的量子增强遥感和光敏材料探测方面有意义的进展。

 

       研究人员模拟了马赫-曾德尔干涉仪的内部损耗、外部相位噪声和效率低下，但利用了一种实用的光纤源，从双模压缩真空中产生了Holland-Burnett纠缠态。这显著降低了内部损耗和相位噪声的限制，并证明了基于量子的灵敏度方法的潜在增益。

 

       该小组发现，双模压缩真空源提供的光子通量是纠缠源的25倍，并预测相位灵敏度可能比散粒噪声极限高出28%。

 

       Krueper说：“在那一刻，量子物理学不仅仅是学习和研究的东西，而是利用和设计出对我们有利的东西。”。“阅读有关纠缠增强传感的文献，发现在实验室中看到物理现象与在实际传感器中使用这些观察结果之间存在很大差距。我们想探索创建一个基于量子的传感器究竟需要什么，以及它的难度有多大。”

 

       虽然先前对经典和量子的传感器中的相位噪声和光学损耗的影响进行了建模，但Gopinath小组的工作是创新的，因为他们将它们集成到了一个模型中。

 

       Krueper说：“我们的发现突出了利用纠缠光子干涉测量的一般技术制作实用传感器的一些细微之处。”。“我们还提出将这些传感方法与光纤传感器结合，这将大大扩展该技术的应用范围。”

 

       Cohen说：“我受到了量子力学结果的启发。”“为了继续这项工作，我们计划在光纤中开发量子增强的远距离温度传感器。”

 

[1] Gregory Krueper et al, Realistic model of entanglement-enhanced sensing in optical fibers, Optics Express (2022). DOI: 10.1364/OE.451058

 

来源：University of Colorado at Boulder