实现分布式多模原子钟网络

斯坦福大学的研究人员证明网络节点之间的空间分布纠缠提供了更好的随网络规模的扩展。一个共享的量子非破坏（QND）测量将一个时钟网络纠缠在一起，最多可有四个节点。与没有空间分布纠缠的网络相比，该网络提供了高达4.5 分贝的精度，与工作在量子投影噪声极限（QPN）下的传感器网络相比，提高了11.6 分贝。他们还展示了该方法在原子钟和原子干涉仪协议中的通用性。该成果于11月23日发表在《自然》杂志上。量子传感器用于精确计时、场传感和量子通信。例如，这些传感器的分布式网络之间的比较能够使不同位置的时钟同步。传感器网络的性能受到技术挑战以及与用于实现网络的量子态相关的固有噪声的限制。对于每个节点只存在空间局域纠缠的网络，网络的噪声性能最多只能随节点数的平方根而提高，而网络节点之间的空间分布纠缠则有望突破这一局限，提供更好的网络规模的扩展性。在斯坦福大学的工作中，研究人员展示了一个噪声低于QPN极限的空间分布式多模原子钟网络。在进行空间分布的QND测量以纠缠这些模的自旋之前，依赖于速度的拉曼跃迁产生多达四个空间模（每个模与相邻模分开约20 μm）。这种纠缠提高了相同时钟网络中频率比较的精度，每个时钟