Выпуски

 / 

2024

 / 

Июль

  

Обзоры актуальных проблем


Квантовая оптическая метрология

  а, б,   а, б, §  б, *  б, #  б, в
а Национальный исследовательский университет ИТМО, Кронверкский просп. 49, лит. А, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация
б Южно-Уральский государственный университет, проспект Ленина 76, Челябинск, 454080, Российская Федерация
в Центр квантовых технологий Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, Ленинские горы 1, стр. 35, Москва, 119991, Российская Федерация

Приведён обзор актуальных работ, выполненных в области оптической квантовой метрологии за последнее время. Основной акцент сделан на анализе современного уровня теоретических и экспериментальных исследований, посвящённых генерации, преобразованию и измерению неклассических состояний света, таких как N00N-, сжатых, а также гибридных состояний, одновременно сочетающих в себе методы преобразования и дискретных, и непрерывных переменных квантованного светового поля. Показано, каким образом они могут быть полезными для повышения точности измерения и оценки неизвестных фазовых параметров как в линейной, так и нелинейной метрологии. Важное место в настоящем обзоре занимает описание реальных схем квантовой метрологии, учитывающих потери частиц, неэффективности детекторов фотонов и пр. Выделены предельные (фундаментальные) ограничения, налагаемые квантово-механическими неопределённостями соответствующих величин при измерении, а также ограничения, обусловленные влиянием классических шумов на процесс распространения и измерения квантованного поля. Особое внимани уделено возможностям квантовой метрологии, основанной на спонтанном параметрическом рассеянии света, являющемся вот уже более 50 лет незаменимым инструментом достижения ключевых результатов в квантовой оптике и смежных направлениях, связанных с фотоникой, — квантовой криптографии, квантовых вычислениях и квантовой сенсорике. В связи с этим нами анализируется современное состояние дел по использованию широко известного эффекта антикорреляции фотонов Хонга—Оу—Манделя, по интерференции бифотонов в различных схемах квантовой метрологии, связанных с измерением температуры, длины, концентрации веществ, и т.д. Вместе с тем в обзоре обсуждается использование бифотонов в фотометрии, радиометрии и сенсорике для задач абсолютной калибровки современных детекторов счёта фотонов, а также измерений яркостной температуры для горячих источников излучения. Обсуждаемые в обзоре явления, методы и подходы квантовой метрологии в свете новейших достижений в области квантовых источников излучения, его детектирования послужат важным инструментом в разработке и практической реализации новых схем и алгоритмов по квантовой обработке и передаче информации.

Текст pdf (2,2 Мб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2024.01.039634
Ключевые слова: квантовые измерения, квантовая интерферометрия, спонтанное параметрическое рассеяние света, квантовая сенсорика, фотометрия, радиометрия, неклассические состояния света, бифотоны, квантовая информация и вычисления
PACS: 03.67.−a, 06.20.−f, 42.50.−p, 42.50.Dv (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2024.01.039634
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2024/7/b/
001328253200002
2-s2.0-85202682025
2024PhyU...67..668A
Цитата: Алоджанц A П, Царёв Д В, Куц Д А, Подошведов С А, Кулик С П "Квантовая оптическая метрология" УФН 194 711–739 (2024)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 28 сентября 2023, доработана: 25 декабря 2023, 16 января 2024

English citation: Alodjants A P, Tsarev D V, Kuts D A, Podoshvedov S A, Kulik S P “Quantum optical metrologyPhys. Usp. 67 668–693 (2024); DOI: 10.3367/UFNe.2024.01.039634

© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение