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)
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/
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 (7) (2024); DOI: 10.3367/UFNe.2024.01.039634

Похожие статьи (20) ↓

  1. Д.Н. Клышко «Неклассический свет» 166 613–638 (1996)
  2. Р.В. Захаров, О.В. Тихонова «Корреляции фотонов и свойства неклассических оптических полей в состоянии сжатого вакуума» 193 406–436 (2023)
  3. Д.Д. Сукачёв «Протяжённые квантовые сети» 191 1077–1094 (2021)
  4. Ю.И. Воронцов «Фаза осциллятора в квантовой теории. Что это такое «на самом деле»?» 172 907–929 (2002)
  5. Д.Ф. Смирнов, А.С. Трошин «Новые явления в квантовой оптике: антигруппировка и субпуассоновская статистика фотонов, сжатые состояния» 153 233–271 (1987)
  6. Ю.В. Владимирова, В.Н. Задков «Квантовая оптика единичных квантовых излучателей в ближнем поле наночастицы» 192 267–293 (2022)
  7. И.Ш. Авербух, Н.Ф. Перельман «Динамика волновых пакетов высоковозбужденных состояний атомов и молекул» 161 (7) 41–81 (1991)
  8. К.А. Валиев «Квантовые компьютеры и квантовые вычисления» 175 3–39 (2005)
  9. Д.Н. Клышко «Квантовая оптика: квантовые, классические и метафизические аспекты» 164 1187–1214 (1994)
  10. В.Н. Руденко, С.И. Орешкин, К.В. Руденко «Измерение глобальных гравиинерциальных эффектов кольцевыми лазерными интерферометрами» 192 984–1018 (2022)
  11. С.С. Гаврилов «Неравновесные переходы, хаос и химерные состояния в системах экситонных поляритонов» 190 137–159 (2020)
  12. А.А. Гриб «Неравенства Белла и экспериментальная проверка квантовых корреляций на макроскопических расстояниях» 142 619–634 (1984)
  13. М.Б. Менский «Концепция сознания в контексте квантовой механики» 175 413–435 (2005)
  14. И.Ю. Кобзарев, Л.Б. Окунь «О массе фотона» 95 131–137 (1968)
  15. Ф. Лалоэ, М. Ледюк и др. «Оптическая поляризация ядер гелия-3» 147 433–458 (1985)
  16. И.В. Баргатин, Б.А. Гришанин, В.Н. Задков «Запутанные квантовые состояния атомных систем» 171 625–647 (2001)
  17. В.П. Быков «Фотоотсчеты и лазерное детектирование слабых оптических сигналов» 175 495–513 (2005)
  18. В.И. Балыкин «Плазмонный нанолазер: современное состояние и перспективы» 188 935–963 (2018)
  19. Н.Б. Делоне, В.П. Крайнов «Стабилизация атома в поле лазерного излучения» 165 1295–1321 (1995)
  20. М.Л. Тер-Микаелян «Простейшие атомные системы в резонансных лазерных полях» 167 1249–1294 (1997)

Список формируется автоматически.

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