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腾讯体育:据麦姆斯咨询报导,光纤陀螺仪在测量飞机和其他运动物体的转动和方向时,如果用于普通经典光学方法,其精度不会受到固有容许。在一项新的研究中,物理学家首次通过实验证明,用于纠结光子可以解决这一经典无限大,即“散粒噪声无限大”,并超过经典光学方法无法超过的精度水平。左图为实验装置,右图为光纤陀螺仪的光学设计示意图奥地利科学院腾讯体育的MatthiasFink和RupertUrsin以及维也纳量子科学与技术中心的物理学家们在最近一期的《新的物理学杂志》上公开发表了一篇关于纠结增强型光纤陀螺仪的论文。

Fink回应“我们早已证明纠结光子的产生超过了成熟期技术水平,即使在险恶环境中我们也能以亚散粒噪声的精度展开测量。”光纤陀螺仪(FOGs)与常用于玩具中的旋转式陀螺仪类似于,因为这两种陀螺仪都能测量物体的转动。但这两种陀螺仪的工作机制却有所不同:光纤陀螺仪内部没运动部件,而是用光展开测量。

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旋转式陀螺仪的历史可以追溯到19世纪。光纤陀螺仪则是在20世纪70年代末经常出现的,基于乔治·萨格纳克(GeorgesSagnac)在1913年首次观测到的萨格纳克效应。

当时,萨格纳克期望观测到光是通过以太介质传播的,但他的实验却出了反对相对论的基础实验之一。当两束光束在干涉仪中沿有所不同方向做到环形运动时,就不会产生萨格纳克效应。

当干涉仪正处于静止状态时,两束光束通过环路所用的时间完全相同,但当干涉仪开始转动时,沿转动方向环绕环路移动的光束,其移动距离更长,因此抵达探测器所需的时间比另一束光束宽。这种时间差造成两束光束之间的相位差。光纤陀螺仪的相位差测量精度要求了转动测量的整体精度。光纤陀螺仪的精度受到多个噪声源的容许,主要影响因素是散粒噪声。

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光子的量子化产生了散粒噪声。当单个光子通过器件时,其离散性意味著流动不是几乎光滑的,从而产生红噪声。虽然可以通过减少功率(光子通过速率)来减少散粒噪声,但功率越大,其他噪声也越大,因此必须展开权衡。

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为了突破散粒噪声的容许,物理学家们在新的研究中用于了两对正处于两种模式变换的纠结光子,这样纠结光子就可以在两个方向上有效地穿越环路。纠结不会引发光子的德布罗意波长明显减少,从而构建精度多达散粒噪声无限大,某种程度地多达了用于经典光学方式有可能超过的最佳精度。

目前,由于用于的探测器功率较低,新的光纤陀螺仪还会对商用(经典)光纤陀螺仪构成威胁。研究人员预计,随着探测器技术的变革和光子源亮度减少,纠结光子光纤陀螺仪在旋即的将来将构建商用。总的来说,物理学家期望目前的结果能代表光纤陀螺仪突破灵敏度终极无限大的第一步。

Fink说道:“一个有意思的问题是,除了散粒噪声,其他噪声源在相当大程度上可以通过优化光子态来增加或补偿。对于这些问题的答案,可以在这些影响显得明显时用实验评估其强度。

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