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测量技术之量子传感器的介绍
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2017-09-24
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人类社会的发展进程从某种意义上就是测量技术不断进步的过程。测量技术的核心就是追求更高的精度。一般情况下可以通过两种方式来提高测量精度。第一种是制备和利用分辨率更高的“尺子”。例如从早期的用手或者脚等的长度作为尺子，到目前人们通常使用的游标卡尺甚至是激光尺子等，人类对空间尺度的测量精度得到了大大的提高；第二种方式是通过多次重复测量减少测量误差，提高测量精度。例如重复N次独立的测量，其精度就可以达到单次测量的，也就是我们经常说的经典力学框架下的测量极限——散粒噪声极限。
量子传感（图片来源于网络）
近年来，人们发现利用量子力学的基本属性，例如量子相干，量子纠缠，量子统计等特性，可以实现更高精度的测量。因此，基于量子力学特性实现对物理量进行高精度的测量称为量子传感。在量子传感中，电磁场、温度、压力等外界环境直接与电子、光子、声子等体系发生相互作用并改变它们的量子状态，最终通过对这些变化后的量子态进行检测实现外界环境的高灵敏度测量。而利用当前成熟的量子态操控技术，可以进一步提高测量的灵敏度。因此，这些电子、光子、声子等量子体系就是一把高灵敏度的量子“尺子”——量子传感器。
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