研究小组用光纤中的新模型推进量子传感

对量子工程的研究可能会在传感器技术方面取得许多重大进展，但直到最近，光学损耗和信号噪声一直阻碍着这些应用。在今年早些时候发表在OpticsExpress上的“光纤中纠缠增强传感的现实模型”中，CUBoulder的光学和光子学研究小组及其合作伙伴预测并展示了基于光纤的量子增强遥感和探测方面的有意义的进展感光材料。

该小组在Alfred和BettyT.Look的领导下，电气、计算机和能源工程系的JulietGopinath教授模拟了Mach-Zehnder干涉仪的内部损耗、外部相位噪声和低效率，但使用了实用的光纤源从双模压缩真空中创造了Holland-Burnett纠缠态。这显着降低了内部损耗和相位噪声的限制，并展示了基于量子的灵敏度方法的潜在收益。

该小组发现，双模压缩真空源提供的光子通量是同类纠缠源的25倍，并预测相位灵敏度可能会比散粒噪声限制增加28%。

GregKrueper是光学和光子学研究小组的研究生，也是该论文的第一作者。当他还是一名本科生时，他从事传感器的设计项目。作为博士在Gopinath手下学习的候选人中，他了解了量子物理学可以为光学传感器带来的潜在增强功能。

Krueper说：“在那一刻，量子物理学不仅仅是学习和工作的东西，而是利用和设计对我们有利的东西。”“阅读有关纠缠增强传感的文献揭示了在实验室中看到物理与在实际传感器中使用这些观察之间存在很大差距。我们想探索创建这样一个传感器究竟需要什么，以及这会有多困难是。”

虽然之前对经典和量子版本传感器中的相位噪声和光学损耗的影响进行了建模，但Gopinath小组的工作是独一无二的，因为它将它们集成到一个模型中。

“我们的发现突出了使用纠缠光子干涉测量的一般技术制造实用传感器的一些微妙之处，”克鲁珀说。“我们还提请注意将这些传感方法与光纤传感器结合使用的开放且很大程度上未探索的想法，这将大大扩展该技术的应用范围。”

助理研究教授LiorCohen对Krueper的模型设计和编程、计算结果和论文工作给予了独特的赞誉。科恩在该项目中担任顾问角色。

“我受到了量子力学违反直觉的结果的启发，”科恩说，并引用了解决这些实验的愿望。“为了继续这项工作，我们计划在光纤中开发量子增强型长距离温度传感器。”

该研究是与劳伦斯利弗莫尔国家实验室的斯蒂芬·利比和查尔斯·余以及加州大学圣地亚哥分校的罗伯特·梅勒斯合作进行的。