2025-12-18 14:49 來(lái)源:湖南師范大學(xué)新聞網(wǎng) 作者:物電院 點(diǎn)擊:
(供稿 物電院)近日,在“人工量子雜化體系物理前沿問(wèn)題”國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新群體研究項(xiàng)目支持下,我校金銳博教授及其合作者等在量子精密測(cè)量領(lǐng)域取得新進(jìn)展,提出了“樣品半插入型量子干涉儀”。相關(guān)成果以“Sample-half-inserted quantum interferometer”為題發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》(Physical Review Letters)。
透明樣品厚度測(cè)量是量子精密測(cè)量研究的重要課題。Hong-Ou-Mandel(HOM)干涉儀是量子光學(xué)中展示光子聚束效應(yīng)的關(guān)鍵器件。傳統(tǒng)的HOM干涉儀雖能實(shí)現(xiàn)納米級(jí)厚度和阿秒級(jí)延遲時(shí)間的測(cè)量精度,但單次測(cè)量Fisher信息較小,需重復(fù)數(shù)萬(wàn)次才能達(dá)到阿秒精度,效率極低。

研究團(tuán)隊(duì)提出了一種樣品半插入型HOM(SHOM)干涉儀,即只讓一半的光子通過(guò)樣本,另外一半沿原路通過(guò)。這種巧妙地結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠產(chǎn)生“凹陷-凸起-凹陷”型的干涉條紋,可將Fisher信息提高五個(gè)數(shù)量級(jí),從而顯著減少測(cè)量次數(shù),快速實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量。研究團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)上使用了O(107)個(gè)光子,達(dá)到的平均精度為4.09 納米(13.63 阿秒),平均準(zhǔn)確度為1.22 納米(4.07阿秒)。與之前報(bào)道的HOM方案相比,光子數(shù)減少了四個(gè)數(shù)量級(jí),重復(fù)試驗(yàn)次數(shù)減少了約175倍。此研究為量子光學(xué)相干層析、微尺度制造中的表面輪廓成像、以及光學(xué)鍍膜與半導(dǎo)體工藝中的薄膜厚度在線(xiàn)監(jiān)控的應(yīng)用打通了一條富有吸引力的新途徑。
該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新群體研究項(xiàng)目、面上項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃政府間國(guó)際科技創(chuàng)新合作項(xiàng)目等項(xiàng)目的支持。
DOI 鏈接:https://doi.org/10.1103/hldy-gmnn
論文鏈接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/hldy-gmnn
編輯:龔怡
責(zé)編:黃依依
審核:周凱興
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