基于贝叶斯估计的冷原子量子传感

讲演人简介：李朝红，深圳年夜学讲席传授、量子紧密丈量研究所所长，广东省量子紧密丈量与传感重点试验室首创主任，国度良好青年迷信基金得到者，国度特支规划科技立异领甲士才，科技部立异推进规划领甲士才。2003年从中科院武汉物理与数学研究所获博士学位，2003年至2009年前后正在德国马普庞大体系研究所以及澳年夜利亚国立年夜学从事迷信研究，2009年参加中山年夜学任传授，2022年参加深圳年夜学任特聘传授，2024年任讲席传授。首要研究冷原子物理与量子紧密丈量，研究事情涵盖: 冷原子晶格系统的量子联系关系与别致量子物态; 玻色凝聚原子系统逾越相变的普过量子临界能源学;冷原子量子紧密丈量与量子传感等。已正在Rev. Mod. Phys.、Nature Physics、Phys. Rev. Lett.、Nature Co妹妹unications、PRX Quan-tum、Appl. Phys. Rev.等高程度国际期刊颁发SCI论文120余篇。多个实践事情被苏黎世理工学院Essllinger传授团队、诺贝尔物理奖患上主Wineland传授团队等国际闻名研究组的后续试验证明。

讲演择要: 经由过程量子探针对特定物理量举行丈量，量子传感可哄骗量子资本普及丈量活络度，联合成长成熟的光电集成技能，将引领下一代传感器件的成长。正在基于Ramsey干预干与的频率丈量中，自由演变时间越短，静态规模越年夜，但活络度低；自由演变时间越长，活络度越高，但静态规模小。是以，怎样统筹高活络度以及高静态规模对量子传感相当重要。将贝叶斯统计与量子参数预计相交融，贝叶斯量子预计能正在积分时间标准上冲破传统频率丈量的瓶颈，可正在慢慢晋升活络度的同时维持高静态规模。基于冷原子的CPT-Ramsey干预干与，咱们团队设计并试验完成了合用于CPT钟以及CPT磁力计的贝叶斯量子预计算法。针对冷原子钟，咱们设计了钟频次的贝叶斯预计算法，哄骗具备指数增加积分时间的联系关系丈量序列，同时自顺应调治当地振荡器的频次，完成了正在总积分时间标准上达海森堡标度的钟频次丈量；进一步，将当地振荡器频次间接锁定正在钟跃迁频次上，完成了原子钟的贝叶斯闭环锁定；绝对于传统的PID锁定，哄骗贝叶斯量子预计锁定的原子钟的波动度普及了5.1(4)dB。针对冷原子磁力计，设计了具备特定联系关系的自顺应丈量序列，将磁场丈量精度与总积分时间T的标度从∝T-0.5晋升到∝T-0.85；哄骗联系关系丈量序列的影象效应维持高静态规模，完成了静态规模为145.6 nT以及丈量活络度为6.8±0.1 pT/Hz1/2的冷原子CPT磁力计；与最优频率丈量相比（活络度为14.7±0.4 pT/Hz1/二、静态规模为5.0nT），贝叶斯量子预计将磁场丈量的活络度晋升了3.3(0.1)dB，静态规模晋升了14.6dB。上述研究不只可鞭策高精度冷原子量子传感的成长，并且有助于摸索基于干预干与丈量的智能量子传感。