在前边我指出测量包括两个关键,一个是测量的信号要明显,也就是指针的变化要比涨落也大,另一个是测量的精度要高,也就是指针的涨落要尽量大。这是一个冲突。我需要强调的是,在经典物理中,不存在量子不确定性,所以呢不存在涨落这个事情。
这样一来,大家就能明白量子压缩为什么重要。它有双重的作用。比如测量位移的变化。那么位移的涨落就要减少,这样才能看到信号。另外就是增加了动量的涨落,可以进一步提升测量位移的精度。看看,奇妙吧。
所以呢,量子压缩就是一种非经典性,是一种量子效应。这个事情很早就知道了,所以制作压缩光是一个很重要的事情。但是现实中,质量非常高的压缩效应不容易实现。
当然非经典性并不是只有压缩,还有别的,比如大名鼎鼎的纠缠。利用非经典性来提升测量精度是一个很重要的事情,这就是量子计量学。主要的量子技术有三大块,量子计算、量子通讯和量子传感,后一个就是量子计量学。
在2006年,Givovannetti,Lloyd和Maccone写了一篇文章,开启了量子计量学的研究。在这里强调了纠缠在测量中的作用。
量子技术诞生以后,产生了极大的争议,这里边的关键是很多研究忽略了量子源的制造的代价。很多讨论都是量子源已经存在的条件下讨论的理想情况。我们依然没有一般性的理论告诉我们,当包括所有耗费的时候,量子技术是否会优于经典技术。
后来有文章进步阐述,当考虑环境的耗散的时候,纠缠所产生的量子计量学的优点消失了。所以一些想法看起来会非常漂亮,很吸引人,但是只有做了大量的研究以后,我们才会知道究竟意义在哪里。
这篇文章现在已经产生了1937个引用,可以说是超高的热点,直接产生了大量的文章,但是最后会如何我们依然不清楚。
但是这样的讨论毫无疑问是非常有意义的。
就有如前边的量子压缩,的确是正确的而又有价值的技术。利用非经典性来提高量子测量精度就这样成为了重要的研究主题。
在测量中,关键就是既能提升测量物理量的信号显著的程度,也能提升测量的精度。提升信号的显著程度往往是由相互作用来决定的,努力增强作用的强度。最近也发现,利用压缩可以提升作用的强度。而提升测量的精度的关键就是提升共轭物理量的涨落。但是这个事情,似乎很多人都不知道。
非经典性可以提升涨落,比如量子压缩。经典的方式也可以提升涨落,比如热涨落。
但是在测量中,热态会增加所有测量量的涨落,降低信号的显著程度,所以在传统的测量中,往往不考虑。比如测量引力波,加点热,肯定是在开玩笑。传统的测量,就是努力降低涨落。
很多研究者,在分析自己的文章中,计算量子费舍尔信息,会找一些量子源,发现提升了,于是就说非经典性提升了测量的精度。这个结论没有错,但是一些研究者最后理解成了只有非经典性才能提升测量精度,这就出现了问题。
任何提升共轭物理量涨落的,都可以提升测量精度。