“研究人员打破了力和位置测量精度的量子极限”

哥本哈根大学niels bohr研究所的schliesser实验室的研究人员将力和位置测量的精度推上了新的制度。 他们的实验是第一个超越所谓标准量子极限或sql的实验，出现在最常见(和成功的)超精确的位置测量光学技术中。 50多年来，实验主义者已经尝试用各种技术打败sql，但无济于事。 在他们最近的工作中，niels bohr研究所的研究人员可以通过简单改变标准做法来完成这项工作，并在测量中消除量子噪声。 结果表明，基础实验对引力波天文学技术具有潜在意义

这项工作目前发表在自然物理学杂志上。

量子噪声问题

量子行为具有量子效应。 的背景下，这一般意味着测量量子系统的行为会打乱它。 这种效应称为反作用，是基本量子不确定性的结果，是20世纪20年代werner heisenberg在niels bohr的哥本哈根研究所期间构想的。 在许多情况下，这限制了测量的准确性。

ligo等引力波望远镜、激光干涉引力波天文台为其发现授予了物理诺奖，使激光反射到镜子上来测量其位置，使用被称为干涉仪的光学配置。 虽然提高激光功率可以改善这种测量的不准确性，但最终激光光子的随机踢出会干扰镜子的位置，引起不太敏感的测量，不会检测微弱或远距离的天文物体。 通过最佳平衡不准确的噪声和反作用，可以达到最小限度的额外噪声，建立标准量子限制( sql )。 该最小噪声水平可以用一直以来传来的干涉仪设定最佳的精度。

为了避免这一限制，需要用某种方法改变干涉仪，以防止这些量子噪声源的发生。 sql确立50年来，提出了各种各样的提案，近年来提出了一些原理验证实验的典范。 迄今为止，还没有实际测量精度超过sql的对象位置的实验。 但这是哥本哈根团队取得的成果，这要归功于先进的光学和纳米机械技术。

比/ S2/]黄金标准更好

sql对测量质量来说是黄金标准。 虽然无法从根本上克服，但是关于力和位置的测量变得非常困难。 甚至ligo也是'； 但是，在我们的系统中，我们认为应该有机会。 率领这个团队的schliesser教授进行了说明。 这个系统是这几年由schliesser小组开发的实验平台。 像ligo一样，用激光干涉仪测量位置。 这种情况下，是陶瓷氮化硅制的膜。 虽然非常薄( 20纳米)，但是膜宽只有几毫米，肉眼很容易看到) )插图？ ]。 '； 妙技'； 研究人员用超过sql的方法，对膜反射的光进行了特殊的测量。 在这种结构中，探测器可以测量不准确和反射作用以抵消这些噪声源。 也就是说，剩下的是漂亮的测量。

在实用上，30%的改善是非常好的消息[/s2/]

一旦知道我们可以非常接近sql，打败它所需的编辑其实相当简单。 在美国哥本哈根博士后，大卫·梅森博士解释说，他是这项研究的主要作者。 我们采用测量设定本身产生的量子效应。 因为这项额外的技术工作实际上很有限。 这对潜在的实用来说是个好消息。 通过该技术，nbi小组可以以比sql允许的精度高近30%的精度测量膜的位置。 这标志着机械物体量子测量的分水岭时刻，强调了当前技术的飞速发展过程，提出了前方光明的路径。 如在此研究的光学机械系统有望继续帮助开发引力波天文学相关技术，并在其他行业应用极端的灵敏度。 来自schliesser实验室的设备已经集成到最先进的力传感应用中，在那里可以实现纳米级的mri样本图像，有可能将单个的hi或流感病毒成像。

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