模运算
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新方法可同时精确测量粒子位置和动量
科技日报· 2025-09-29 06:56
科学突破 - 澳大利亚和英国科学家团队提出一种新方法,可以同时精确测量粒子的位置和动量,重塑了量子不确定性[1] - 新方法的应用领域包括导航、医学和天文学,为未来超精密传感技术奠定了基础[1] - 相关研究成果发表在最新一期《科学进展》杂志上[1] 技术原理 - 该方法通过将不可避免的量子不确定性推到不关注的部分(如位置和动量的粗略大幅跳动),从而测量真正关注的微小变化[1] - 团队用钟表作比喻解释其发现:通过牺牲部分全局信息,将量子测量的精度集中在微小变化上,实现了对粒子位置和动量的同时高精度测量[1] - 这种测量理念被称为“模运算”[1] 实验验证与技术转化 - 团队利用先前为量子纠错计算机开发的技术,首次在实验中验证了这一策略[2] - 他们将囚禁离子制备为“网格态”,通过测量离子的微小振动,实现位置和动量的联合测量,精度超过传统经典传感器的“标准量子极限”[2] - 这是量子计算技术向传感技术的巧妙转化,让传感器在量子噪声干扰下也能捕捉微弱信号[2] 发展前景 - 这种测量仍处于实验室阶段,但为未来量子传感技术提供了新框架,既可与现有方法互补,也可能催生全新的应用领域[2] - 正如原子钟曾彻底改变导航与电信,极端灵敏的量子增强传感器也可能开辟全新的产业[2]