中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李傳鋒研究組與量子弱測(cè)量理論奠基人之一——以色列教授Vaidman的研究組合作，日前開(kāi)發(fā)出新型量子弱測(cè)量技術(shù)，首次利用廉價(jià)的商用發(fā)光二極管白光源實(shí)現(xiàn)量子高精密測(cè)量，時(shí)間測(cè)量的精度達(dá)到阿秒量級(jí)（1阿秒=10-18 秒）(10的負(fù)18次方)，相應(yīng)距離的測(cè)量精度達(dá)到0.1 納米，即可以分辨出一個(gè)原子大小的位置移動(dòng)。同時(shí)，探測(cè)裝置簡(jiǎn)單實(shí)用且性能穩(wěn)定，不受環(huán)境消相干的影響。研究成果日前發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》。

精密測(cè)量是基礎(chǔ)科學(xué)的重要領(lǐng)域，與基本物理問(wèn)題的研究息息相關(guān)。干涉儀是標(biāo)準(zhǔn)的精密測(cè)量工具，需要好的相干光源，且精度受到量子噪聲限制。為了抑制量子噪聲的影響，人們發(fā)展出了量子計(jì)量技術(shù)。白光源的相干性最差，一般認(rèn)為是不能用于高精密測(cè)量的。然而李傳鋒等人前期的理論文章研究表明，利用量子弱測(cè)量技術(shù)是可以把白光源用于高精密測(cè)量的。

據(jù)介紹，弱測(cè)量指測(cè)量過(guò)程中待測(cè)系統(tǒng)與探針的耦合較弱，通過(guò)巧妙的設(shè)計(jì)，一方面保留量子相干性，另一方面把冗余的信息扔掉，實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大功能的過(guò)程。弱測(cè)量過(guò)程中有個(gè)特征量叫做弱值，是個(gè)虛數(shù)，有實(shí)部和虛部?jī)刹糠帧?/p>

在最新的實(shí)驗(yàn)中，李傳鋒研究組巧妙地利用弱測(cè)量中的虛部弱值把對(duì)時(shí)間的測(cè)量轉(zhuǎn)換為對(duì)頻譜的測(cè)量，利用光譜儀方便地完成了數(shù)據(jù)采集。

實(shí)驗(yàn)完成后，Vaidman研究組嚴(yán)格地在弱測(cè)量理論框架內(nèi)描述了實(shí)驗(yàn)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論吻合得非常好。實(shí)驗(yàn)中所利用的商用發(fā)光二極管光源光譜寬度在50 納米左右，光譜儀的分辨率為0.02納米，時(shí)間的測(cè)量精度達(dá)到阿秒量級(jí)。

業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，該方法成本低，應(yīng)用前景廣闊，將為量子精密測(cè)量技術(shù)走向?qū)嵱没蛳轮匾A(chǔ)。

（原載于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》2013-07-30 第1版 要聞）