中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、陸朝陽等與美國普林斯頓大學(xué)Marlan Scully、德國維爾茲堡大學(xué)Sven Hofling等合作，在同時(shí)具備高純度、高不可分辨、高效率的單光子 源器件上觀察到強(qiáng)度壓縮，為基于單光子源的量子精密測量奠定了基礎(chǔ)。論文以“編輯推薦”形式近日發(fā)表于《物理評論快報(bào)》。美國物理學(xué)會(huì)Physics網(wǎng)站以“面向完美的單光子源”（Toward a Perfect Single-Photon Source）為題專門對該工作做了高亮報(bào)道。 Sgr. V)  
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單光子源是光量子信息技術(shù)中的關(guān)鍵器件，不僅可以應(yīng)用于量子通信、量子計(jì)算（特別是玻色取樣），同時(shí)也是量子精密測量的重要資源。量子精密測量中的一個(gè)重要方向是減少由于探測有限粒子而引起的統(tǒng)計(jì)漲落——散粒噪聲。 q'/o=De  
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量子信息科學(xué)的發(fā)展為精密測量技術(shù)提供了新的物理資源。2004年，潘建偉和同事在國際上首次實(shí)現(xiàn)多光子糾纏NOON態(tài)，演示了比單粒子高4倍靈敏度的非局域的德布羅意波長(Nature 429, 158)。此后，基于糾纏的量子精密測量快速發(fā)展，其中，中科大研究組先后演示了6、8、10、12、18倍靈敏度的德布羅意波長，并擴(kuò)展到冷原子領(lǐng)域。 %-]a[qf3  
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壓縮態(tài)是壓制散粒噪聲的另一量子資源。量子技術(shù)的發(fā)展使得實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家可以在海森堡不確定原理的限制下，調(diào)節(jié)一對共軛量（如位置和動(dòng)量、時(shí)間和能量等）的相對大小，把所需測量的物理量不確定性壓低。其中，有一類壓縮態(tài)被稱為強(qiáng)度壓縮，可以把光子數(shù)抖動(dòng)降低到散粒噪聲以下；另一類壓縮態(tài)被稱為正交分量壓縮，比如相位分量的噪聲可以降低到小于經(jīng)典相干態(tài)相位噪聲。在實(shí)際應(yīng)用中，從2011年引力波探測器LIGO開始使用注入壓縮真空態(tài)來提供探測靈敏度，提高了50%的可探測事件數(shù)量。 n!.=05OtX  
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1979年，Mandel從理論上預(yù)言，單個(gè)二能級系統(tǒng)的共振熒光中可觀察到強(qiáng)度壓縮。隨后的理論分析指出，直接探測多光子源的強(qiáng)度壓縮需要很高的熒光系統(tǒng)效率。但由于共振熒光的產(chǎn)生、提取和收集等過程中帶來的光子數(shù)損失，直接觀測強(qiáng)度壓縮一直以來是個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。 j/_&]6!
  
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中科大研究組長期致力于發(fā)展高品質(zhì)的單光子源，首創(chuàng)了脈沖共振熒光方法，利用微腔耦合提高單光子提取效率。2019年，通過雙色激發(fā)[Nature Phys. 15, 941]和極化腔方案[Nature Photon. 13, 770]成功解決單光子由于極化損耗而至少損失50%的科學(xué)難題。在此基礎(chǔ)上，研究小組發(fā)展了高品質(zhì)單光子源，通過對共振熒光的直接測量，證明了0.59 dB的強(qiáng)度壓縮，在第一物鏡處的壓縮量達(dá)到3.29 dB。這是自從2000年實(shí)現(xiàn)量子點(diǎn)單光子源后，科學(xué)家通過20年的努力首次在該體系直接觀測到強(qiáng)度壓縮，為基于單光子源的無條件超越經(jīng)典極限的精密測量奠定了科學(xué)基礎(chǔ)，也為在極低光功率下定義發(fā)光強(qiáng)度坎德拉這一基本國際單位提供了一條新的途徑。 6O/c%1VHA3  
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該研究工作得到了自然科學(xué)基金委、科技部、中科院、教育部等單位的支持。 s_}6#;  
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論文鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.153601 h1"|$  
美國物理學(xué)會(huì)報(bào)道：https://link.aps.org/doi/10.1103/Physics.13.s127 ]=%6n@z'  
歐盟計(jì)量研究項(xiàng)目“量子坎德拉”：http://www.quantumcandela.org/project.html