莫斯科物理和技术研究所 仅使用光学相干性测量物体位置的装置
荣誉:尼基塔·科萨诺夫/MIPT 莫斯科物理和技术研究所的研究人员，以及美国阿尔贡国家实验室的一名同事
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使用简单的光学工具实现了测量物理量的高级量子算法
发表在《科学报告》上，他们的研究使我们更接近于具有高性能特征的可负担的线性光学传感器
从天文学到生物学，各种研究领域都在寻找这样的工具
测量工具灵敏度的最大化对于任何科学技术领域都至关重要
天文学家寻求探测遥远的宇宙现象，生物学家需要辨别极其微小的有机结构，工程师必须测量物体的位置和速度，仅举几个例子
直到最近，没有任何测量工具能够确保精度高于所谓的散粒噪声极限，这与经典观测中固有的统计特征有关
量子技术为此提供了一种途径，将精度提升到了基本的海森堡极限，这源于量子力学的基本原理
2016年首次探测到引力波的LIGO实验表明，通过结合复杂的光学干涉方案和量子技术，有可能实现海森堡极限的灵敏度
量子计量学是物理学的一个前沿领域，涉及到制作高精度量子测量的技术和算法工具
在他们最近的研究中，来自MIPT和ANL的团队将量子计量学与线性光学融合在一起
“我们设计并构建了一个光学方案，运行基于傅里叶变换的相位估计程序，”来自MIPT的研究合著者尼基塔·基尔萨诺夫说
“这个过程是许多量子算法的核心，包括高精度测量协议
" 大量线性光学元件(分束器、移相器和反射镜)的特定排列使得获得关于物理对象的几何角度、位置、速度以及其他参数的信息成为可能
测量包括对光学相位中感兴趣的量进行编码，然后直接确定
“这项研究是我们在通用量子测量算法方面工作的后续，”首席研究员戈迪·莱索维克评论道，他是量子信息技术物理MIPT实验室的负责人
“在早期与芬兰阿尔托大学的一个研究小组的合作中，我们在transmon量子位上实验性地实现了类似的测量算法
" 实验表明，尽管该方案中有大量的光学元件，但它仍然是可调和可控的
根据论文中提供的理论估计，线性光学工具对于实现更复杂的操作是可行的
“这项研究表明，线性光学为实现中等规模的量子测量和计算提供了一个负担得起的有效平台，”阿尔贡杰出研究员瓦列里·维诺克尔说
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