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墨子量子獎(jiǎng)解讀：從引力波探測(cè)中的壓縮光到光原子鐘

2020/12/11
導(dǎo)讀
2020年度“墨子量子獎(jiǎng)”授予了量子精密測(cè)量領(lǐng)域。

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2020年12月10日，“墨子量子獎(jiǎng)”通過(guò)網(wǎng)絡(luò)會(huì)議形式宣布。繼前兩屆分別授予量子計(jì)算和量子通信領(lǐng)域之后，2020年度“墨子量子獎(jiǎng)”授予了量子精密測(cè)量領(lǐng)域。

“墨子沙龍”邀請(qǐng)施郁教授對(duì)獲獎(jiǎng)人的相關(guān)工作進(jìn)行了解讀。

撰文 | 施郁（復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系教授）


2020年度“墨子量子獎(jiǎng)”授予量子精密測(cè)量領(lǐng)域，獲獎(jiǎng)科學(xué)家是做出理論貢獻(xiàn)的卡爾頓·凱夫斯（Carlton Caves）以及做出實(shí)驗(yàn)貢獻(xiàn)的香取秀俊（Hidetoshi Katori）和葉軍。評(píng)審委員會(huì)給出的信息如下[1]。 

Carlton Caves，美國(guó)新墨西哥大學(xué)。獲獎(jiǎng)理由：憑借其在量子精密測(cè)量及量子信息理論方面的基礎(chǔ)性工作，尤其是闡明干涉儀中的基本噪聲及其在壓縮狀態(tài)下的抑制作用方面的工作；

Hidetoshi Katori，日本東京大學(xué)；Jun Ye，美國(guó)科羅拉多大學(xué)博爾德分校。獲獎(jiǎng)理由：憑借他們?cè)诹孔泳軠y(cè)量方面的突破性成就，特別是在開(kāi)發(fā)極其穩(wěn)定和精確的光學(xué)原子鐘方面的成就。

本文按照作者理解，評(píng)介獲獎(jiǎng)科學(xué)貢獻(xiàn)以及相關(guān)研究領(lǐng)域。 

01


用壓縮光探測(cè)引力波

這是引力波探測(cè)中的量子噪聲問(wèn)題。對(duì)用來(lái)探測(cè)引力波的激光干涉儀，Carlton Caves分析了海森堡不確定關(guān)系所帶來(lái)的測(cè)量精度極限，并且提出了用壓縮光來(lái)克服這個(gè)極限。這個(gè)方法已經(jīng)被探測(cè)引力波的激光干涉儀實(shí)際采用，而且最近已經(jīng)發(fā)揮了作用。  

引力波經(jīng)過(guò)的地方，空間尺度發(fā)生振動(dòng)變化，所以存在于其中的世間萬(wàn)物的長(zhǎng)度都發(fā)生振動(dòng)。這也就提供了引力波探測(cè)的途徑。

現(xiàn)在人們用激光干涉儀探測(cè)引力波。干涉儀通過(guò)激光的干涉效應(yīng)，測(cè)量?jī)杀鄣拈L(zhǎng)度差（圖1）。事實(shí)上，在每個(gè)臂上，激光都要來(lái)回反射多次，拉長(zhǎng)有效路程。引力波通過(guò)時(shí)，會(huì)引起兩臂長(zhǎng)度差隨時(shí)間振動(dòng)，成為引力波的信號(hào)。

圖1. 引力波探測(cè)儀中的激光干涉（圖源：T. Pyle/LIGO）


但是引力波引起的長(zhǎng)度變化非常小，相對(duì)原來(lái)的長(zhǎng)度只有大概10-22。很多噪聲都可能引起物體更大的長(zhǎng)度變化，因此引力波探測(cè)的一個(gè)關(guān)鍵是要排除各種各樣的噪聲。

對(duì)于探測(cè)引力波的激光干涉儀來(lái)說(shuō)，噪聲包括低頻率的輻射壓強(qiáng)在鏡子上引起的反沖、鏡子懸掛系統(tǒng)的熱噪聲，以及高頻率的量子噪聲。之所以有量子噪聲，是因?yàn)閷?duì)于這么小的尺度，量子效應(yīng)要起作用[2]。

因此引力波探測(cè)不僅是引力物理問(wèn)題，而且首先是精密測(cè)量問(wèn)題，作為最精密的測(cè)量，與量子計(jì)量學(xué)密切相關(guān)。在量子計(jì)量學(xué)的歷史上，引力波探測(cè)扮演了重要角色。

對(duì)于量子系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，一個(gè)物理量可能沒(méi)有準(zhǔn)確的值，稱作有“量子漲落”或者“量子噪聲”。這限制了測(cè)量的準(zhǔn)確性。而海森堡不確定關(guān)系給出了量子噪聲下限。

對(duì)于同一個(gè)量子態(tài)而言，如果準(zhǔn)確確定某個(gè)物理量（比如位置），那么與之不相容的物理量（比如動(dòng)量，即質(zhì)量乘以速度）就不能準(zhǔn)確確定。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于測(cè)量之前的量子態(tài)，被測(cè)物理量不是確定的，而測(cè)量這個(gè)物理量，總是使這個(gè)物理量變?yōu)橐粋€(gè)確定值。但是，具體是哪個(gè)確定值，卻是隨機(jī)確定的。所以測(cè)量改變了測(cè)量時(shí)刻的量子態(tài)，然后量子態(tài)隨時(shí)間演化。這又帶來(lái)下一次測(cè)量的誤差。

引力波探測(cè)的歷史上，最初被考慮的設(shè)備是Joseph Weber的巨大金屬棒。蘇聯(lián)的Vladimir Braginsky首先研究了不確定關(guān)系對(duì)位置測(cè)量精度的限制。不確定關(guān)系說(shuō)，位置的不確定乘以動(dòng)量的不確定性不小于一個(gè)下限。如果在某個(gè)時(shí)刻準(zhǔn)確確定了位置，那么該時(shí)刻的動(dòng)量就不確定。但是，未來(lái)時(shí)刻的位置由測(cè)量時(shí)確定的位置、不確定的動(dòng)量、時(shí)間共同決定，所以未來(lái)的位置就有了不確定性，它有一個(gè)非零、依賴于時(shí)間的最小值，叫做“標(biāo)準(zhǔn)量子極限”。

Braginsky指出，通過(guò)所謂量子非破壞性測(cè)量，可以繞過(guò)標(biāo)準(zhǔn)量子極限。1980年，Braginsky研究組、Kip Thorne及其合作者（包括他的學(xué)生Caves）兩組團(tuán)隊(duì)獨(dú)立提出了具體方案，叫做“頻閃測(cè)量法”。對(duì)于周期性的振動(dòng)，每過(guò)一個(gè)周期，測(cè)量一次位置，這樣雖然每次測(cè)量都改變了量子態(tài)，但是并不改變?cè)谶@些時(shí)間的位置[3]。 

當(dāng)時(shí)人們也研究用激光干涉儀探測(cè)引力波。1980年，作為加州理工學(xué)院的博士生，Caves指出，干涉儀的主要誤差并不是來(lái)自干涉儀中鏡子的位置與動(dòng)量的不相容，而是來(lái)自光場(chǎng)的光子數(shù)目的漲落，這叫做“散粒噪聲”（shot noise）[4]。這是探測(cè)高頻引力波的主要噪聲。

愛(ài)因斯坦1905年就告訴我們，光由一顆一顆的光量子（后來(lái)簡(jiǎn)稱“光子”）組成。作為一個(gè)物理量，光子數(shù)目可能不確定。不確定關(guān)系在這里表現(xiàn)為，光子數(shù)目的漲落（也就是不確定性）和輻射壓強(qiáng)的漲落的乘積不小于一個(gè)下限。輻射壓強(qiáng)的漲落正比于碰撞鏡子的光子束流的漲落。這些漲落都是電磁場(chǎng)的固有性質(zhì)。  

可以有這樣的光，其中光子數(shù)目的漲落很小，但是輻射壓強(qiáng)的漲落很大，因此仍然滿足不確定關(guān)系。這樣的光叫做“壓縮光”，因?yàn)槟硞€(gè)物理量（比如光子數(shù)目）的漲落得到了“壓縮”。壓縮光可以通過(guò)非線性光學(xué)過(guò)程得到。 

1981年，Caves建議，除了激光，再?gòu)母缮鎯x的另一個(gè)輸入口注入壓縮光（圖2）[5]。壓縮光縮小了激光的不同光子到達(dá)光子探測(cè)器的時(shí)間差別。
 

圖2.  激光從左側(cè)進(jìn)入干涉儀，壓縮光（圖中用虛線代表）從下方進(jìn)入 [5]


使用壓縮光，降低散粒噪聲，特別有利于探測(cè)來(lái)自中子星或小黑洞并合的引力波。這是因?yàn)?，在并合過(guò)程中，中子星或者小黑洞互相繞行更快，因此發(fā)出的引力波的頻率較高。

目前國(guó)際上測(cè)量引力波的干涉儀主要有：美國(guó)LIGO的兩個(gè)直線相距3002公里的干涉儀，臂長(zhǎng)4公里，分別位于Hanford和Livingston；意大利VIRGO的干涉儀，臂長(zhǎng)3公理；德國(guó)GEO600的干涉儀，臂長(zhǎng)600米；日本KAGRA的干涉儀，臂長(zhǎng)3公理，這是亞洲第一個(gè)、也是世界上第一個(gè)位于地下的引力波干涉儀，今年2月份開(kāi)始運(yùn)行。

十幾年前，人們就開(kāi)始在實(shí)驗(yàn)上實(shí)施壓縮光方案。2010年，GEO600首先采用了壓縮光，對(duì)于不低于750 Hz的引力波探測(cè)提高了敏感度（1Hz代表每秒振動(dòng)1次）[6,7]。幾年前，LIGO的Hanford探測(cè)器也做了壓縮光實(shí)驗(yàn)，針對(duì)黑洞或中子星并合產(chǎn)生的引力波（頻率可以低至150 Hz），敏感度增加了1倍，而且增大了可探測(cè)的頻率范圍寬度[8]。

2015年9月14日， LIGO的兩個(gè)探測(cè)器第一次成功探測(cè)探測(cè)到了引力波。后來(lái)， VIRGO也與LIGO聯(lián)合探測(cè)。在前兩輪的探測(cè)中，LIGO共探測(cè)到11次引力波事件，其中，10次來(lái)自黑洞并合，1次來(lái)自中子星并合，而且還與Virgo共同探測(cè)了幾次，包括第一次探測(cè)到中子星并合。

去年4月1日，LIGO的兩個(gè)探測(cè)器和Virgo完成了又一次升級(jí)，開(kāi)始第三輪探測(cè)工作，預(yù)計(jì)持續(xù)到明年3月[9]。這次升級(jí)中，LIGO的兩個(gè)探測(cè)器（圖3）和Virgo探測(cè)器（圖4）注入了壓縮光[10,11]，探測(cè)器的激光功率也增加了。

因此目前這一輪運(yùn)行中正在使用壓縮光，并作更仔細(xì)的探測(cè)。這樣可以捕捉到更多的引力波，估計(jì)比以前增加20%至50%，有望得到來(lái)自超新星或者黑洞與中子星并合產(chǎn)生的引力波，而且將引力波信號(hào)實(shí)時(shí)預(yù)警，使得從射電到X射線波段的望遠(yuǎn)鏡可以合作觀察這些事件。  

圖3. 目前LIGO干涉儀的示意圖，左邊是壓縮光源[10]

 

圖4. 目前Virgo干涉儀的示意圖，左下方是壓縮光源[11]


事實(shí)上，在這一輪運(yùn)行中，LIGO和Virgo已經(jīng)得到了一系列觀測(cè)結(jié)果[14]。首先，LIGO和Virgo探測(cè)到一次黑洞并合產(chǎn)生的引力波（GW190412），其中兩個(gè)黑洞的質(zhì)量分別是30和8太陽(yáng)質(zhì)量，質(zhì)量比值超過(guò)以前所有的情況。然后，LIGO觀察到迄今所探測(cè)到的最大的引力波事件（GW190521），來(lái)自85太陽(yáng)質(zhì)量和66太陽(yáng)質(zhì)量的兩個(gè)黑洞并合為142太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞。這么大的黑洞既超出了以前所知的恒星級(jí)黑洞的質(zhì)量范圍，也不屬于超大質(zhì)量黑洞，給相關(guān)的天體物理理論提出了挑戰(zhàn)。但是也有可能這個(gè)引力波源不是黑洞并合。LIGO和Virgo還探測(cè)到26太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞與2.6太陽(yáng)質(zhì)量的天體并合成25太陽(yáng)質(zhì)量（GW190814），這也是對(duì)理論的一個(gè)挑戰(zhàn)：一方面，不清楚2.6太陽(yáng)質(zhì)量的天體是高質(zhì)量的中子星還是低質(zhì)量的黑洞，因?yàn)橐郧罢J(rèn)為中子星的最大質(zhì)量是2.5太陽(yáng)質(zhì)量；另一方面，并合前的兩個(gè)天體質(zhì)量的比值是迄今最大的。

目前使用的壓縮光有一個(gè)不足之處，某個(gè)頻率的散粒噪聲得到壓縮，但是降低了更低頻率的敏感度。最近，研究人員又完成了依賴于頻率的壓縮[12,13]，有望下一輪探測(cè)（可能在2022年開(kāi)始）中用上。LIGO已經(jīng)宣布，將在今年秋天再次升級(jí)[14]。

02


光原子鐘

原子鐘是指，原子中的電子改變能量狀態(tài)時(shí)，產(chǎn)生或吸收電磁波，其頻率給出時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)電磁波的頻率叫做“躍遷頻率”，就是這兩個(gè)電子能量狀態(tài)的能量差除以普朗克常數(shù)。頻率是單位時(shí)間的振動(dòng)次數(shù)，頻率的倒數(shù)是振動(dòng)的時(shí)間周期。  

原子鐘是目前最精確的時(shí)間和頻率標(biāo)準(zhǔn)，用于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的確定、衛(wèi)星定位，等等。協(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC）就是基于國(guó)際原子時(shí)（IAT），而IAT來(lái)自國(guó)際上一些互相同步的原子鐘所組成的網(wǎng)絡(luò)，每天誤差不超過(guò)10?9 秒（即1納秒）。 

1967年，國(guó)際度量衡大會(huì)用銫原子的最低能量態(tài)（叫做“基態(tài)”）的兩個(gè)超精細(xì)能量差來(lái)定義秒。由于電子與原子核的磁相互作用，原本能量相同的量子態(tài)變得能量不一樣，之間的差別叫做超精細(xì)能量差。著名的氫原子的21厘米線就對(duì)應(yīng)它的超精細(xì)能量（對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)為21厘米，這個(gè)波長(zhǎng)的電磁波叫做微波）。 

以前的原子鐘基于常溫下原子的微波激射（微波的激光）。但是后來(lái)，人們先用激光冷卻，將原子溫度降到接近絕對(duì)零度（0 K），然后再在光腔中探測(cè)它們。溫度或者其他因素引起電磁波譜線有點(diǎn)寬度，也就說(shuō)頻率有誤差。這影響原子鐘的精確度，所以要降低溫度。多次測(cè)量并作平均也能進(jìn)一步提高精度。激光冷卻和俘獲、高品質(zhì)光腔、精確的激光光譜、光梳技術(shù)帶來(lái)了原子鐘技術(shù)的巨大進(jìn)步。

頻率誤差不變的情況下，升高頻率也降低相對(duì)誤差。銫原子鐘的躍遷頻率是9 × 109Hz，相對(duì)精度是10-16 [15]。而可見(jiàn)光頻率大概是1014左右，因此光原子鐘可以達(dá)到更低的相對(duì)精度。

實(shí)現(xiàn)光原子鐘有兩個(gè)途徑。其中一個(gè)途徑是基于單個(gè)離子的冷卻和俘獲。2019年，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所（NIST）用鋁離子實(shí)現(xiàn)了頻率相對(duì)精度9.4×10-19的光原子鐘[16]。
 
光原子鐘的另一個(gè)途徑是基于鍶、鐿等稀土原子。它們的可見(jiàn)光譜線特別窄，提供了穩(wěn)定、精確的頻率標(biāo)準(zhǔn)，比銫原子鐘精確千倍。鍶還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，它的原子鐘和激光冷卻所用的電子能級(jí)可以由半導(dǎo)體激光激發(fā)電子去占據(jù)。


[用光晶格上的一萬(wàn)個(gè)鍶原子做成的光原子鐘]






進(jìn)一步提高精度的一個(gè)措施是用量子多粒子系統(tǒng)。對(duì)N個(gè)全同原子同時(shí)測(cè)量，使得噪聲降低N1/2倍。 

好幾個(gè)研究組用鍶的429 THz躍遷頻率，這是可見(jiàn)光譜線，譜線寬度小于1Hz，而且通過(guò)光晶格上的大量原子來(lái)進(jìn)一步提高精度[17]。

葉軍是NIST與科羅拉多大學(xué)博爾德分校共建的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室（JILA）的研究員。2017年，他的研究組將約1萬(wàn)個(gè)鍶原子放在3維光晶格中，實(shí)現(xiàn)光原子鐘，原子的量子相干保持15秒，相對(duì)精度達(dá)到2.5 × 10-19[17,18]。這個(gè)誤差相當(dāng)于宇宙年齡誤差100毫秒。

他們先將鍶原子冷卻到15 nK，然后將它們移到3維光晶格上。因?yàn)榻咏^對(duì)零度（0 K），這些原子處于能量最低狀態(tài)，叫做“簡(jiǎn)并費(fèi)米氣體”，而且處于莫特絕緣體態(tài)，也就是說(shuō)，每個(gè)格點(diǎn)位置上只有一個(gè)原子，從而避免了原子之間的相互作用（否則會(huì)改變躍遷頻率）。對(duì)于不同格點(diǎn)上原子之間躍遷頻率的微小差別（來(lái)自不同格點(diǎn)處電磁波能量的微小差別），他們將超精確光譜學(xué)與空間成像技術(shù)結(jié)合起來(lái)，修正了這些差別（圖5）。這是一項(xiàng)新技術(shù)。 

圖5 葉軍研究組實(shí)驗(yàn)的示意圖。不同格點(diǎn)上的原子的躍遷頻率用鐘代表。葉軍研究組將超精確光譜學(xué)與空間成像技術(shù)結(jié)合起來(lái)，修正了這些差別[17,18]。


事實(shí)上，在此一年前，他們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了3維光晶格上的鍶原子的簡(jiǎn)并費(fèi)米氣體，頻率相對(duì)精度達(dá)到5 × 10–19 [19]。2017年的這個(gè)工作（2018年發(fā)表）將精度提高到原來(lái)的1.4倍[17,18]。


這么高的精確度，除了作為原子鐘，也可以用來(lái)研究量子多體物理，還可以研究基礎(chǔ)物理問(wèn)題,比如基本物理常數(shù)是否隨時(shí)間變化，暗物質(zhì)探測(cè)，廣義相對(duì)論驗(yàn)證，以及量子引力，也可應(yīng)用到引力波探測(cè)，還有實(shí)際的應(yīng)用，比如提高衛(wèi)星定位的精度、通過(guò)測(cè)量重力加速度來(lái)進(jìn)行地質(zhì)勘探，等等。   

[可移動(dòng)的光晶格光原子鐘]

但是，在某些應(yīng)用上，需要解決一些問(wèn)題，光原子鐘才能挑戰(zhàn)微波原子鐘。比如國(guó)際原子時(shí)依賴于將各地的原子鐘相比較，這是以衛(wèi)星上的原子鐘作中介，而目前衛(wèi)星上的原子鐘使用微波。因此地面上的光原子鐘還只能以精度比它低的衛(wèi)星上的微波原子鐘為準(zhǔn)。另外，還要考慮地球各處引力場(chǎng)的差異，因?yàn)閷?duì)于10-18的精度，幾個(gè)厘米的高度差就會(huì)體現(xiàn)出引力紅移（廣義相對(duì)論效應(yīng)）。

因此體積小、可移動(dòng)的光原子鐘才可以在這些應(yīng)用上取代銫原子鐘[15]。將它們安裝到衛(wèi)星上，才可以提高國(guó)際原子時(shí)和衛(wèi)星導(dǎo)航的精度。在地質(zhì)測(cè)量和基礎(chǔ)物理方面的應(yīng)用也需用可移動(dòng)的光原子鐘。但是可移動(dòng)性降低了精度，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室里的光原子鐘依賴于光學(xué)平臺(tái)這樣的笨重但穩(wěn)定的設(shè)備。 

最近，日本東京大學(xué)的香取秀俊與合作者搭建的兩個(gè)可移動(dòng)光原子鐘（圖6）的精度達(dá)到了5 × 10-18[15,20] 。這個(gè)精度相比之前的可移動(dòng)光原子鐘，提高了1個(gè)數(shù)量級(jí)。它們?cè)趹敉夤ぷ?，用光纖聯(lián)系。

圖6. 香取秀俊與合作者搭建的兩個(gè)可移動(dòng)光原子鐘，兩個(gè)光原子鐘用光纖聯(lián)系起來(lái)[20]。

對(duì)于光原子鐘的兩個(gè)途徑來(lái)說(shuō)，光晶格可以勝過(guò)單個(gè)離子，但是光晶格上的原子對(duì)于電場(chǎng)擾動(dòng)更敏感，而產(chǎn)生光晶格的激光、附近的電荷，環(huán)境中的黑體輻射都可以產(chǎn)生電場(chǎng)擾動(dòng)。

2003年，香取秀俊與合作者用鍶原子搭建了第一個(gè)基于光晶格的光原子鐘。在此基礎(chǔ)上，他們加強(qiáng)了光原子鐘的穩(wěn)定性。

而在最近的這項(xiàng)工作中[20]，他們先將鍶原子冷卻到幾微K，然后將它們放到環(huán)形光腔中的一個(gè)1維光晶格上。再用激光將俘獲原子推到一個(gè)黑體輻射屏障中，這個(gè)屏障隔離了環(huán)境中的黑體輻射。在屏障中，原子完成最后的冷卻。用于原子鐘的激光盡量準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)到躍遷頻率。越準(zhǔn)確，發(fā)生躍遷的原子越多。通過(guò)測(cè)量激發(fā)原子的數(shù)目來(lái)確定原子鐘精度。所有的操作可以通過(guò)個(gè)人電腦遠(yuǎn)程控制。 

原子鐘可用于測(cè)量廣義相對(duì)論效應(yīng)，也就是引力差異導(dǎo)致的時(shí)間差異，即引力紅移。據(jù)此，目前的GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)每天調(diào)整38皮秒（1皮=10-12）。

以光原子鐘的高精度，可以檢驗(yàn)廣義相對(duì)論。廣義相對(duì)論表明，引力引起的頻率相對(duì)變化正比于引力勢(shì)能的差異，比例系數(shù)就是光速平方的倒數(shù)。如果測(cè)量出來(lái)的比例系數(shù)偏離了光速平方的倒數(shù)，就代表對(duì)廣義相對(duì)論的偏離。 

香取秀俊與合作者在東京晴空塔，用他們的兩個(gè)可移動(dòng)的光原子鐘測(cè)量了引力紅移。他們特意選擇了這個(gè)并不理想的地點(diǎn)（附近的火車引起的振動(dòng)較大），以顯示設(shè)備的抗干擾能力。

他們將一個(gè)光原子鐘放在塔下，另一個(gè)放在450米高處。根據(jù)兩個(gè)光原子鐘分別測(cè)量到的頻率，輔以衛(wèi)星和激光測(cè)量到的高度差，和重力儀在每處測(cè)量到的重力加速度，他們得到了比例系數(shù)與光速平方倒數(shù)的偏離。相對(duì)偏離是1.4×10-5。這是迄今對(duì)這個(gè)偏離的最好的地面測(cè)量，比之前的結(jié)果精確了1個(gè)數(shù)量級(jí)，接近相距數(shù)千公里的衛(wèi)星的測(cè)量結(jié)果。 

總結(jié)一下今年墨子量子獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)人的獲獎(jiǎng)貢獻(xiàn)。Carton Caves闡明了干涉儀中的量子噪聲，并提出利用壓縮態(tài)來(lái)抑制。香取秀俊與合作者搭建了第一個(gè)基于光晶格上的鍶原子的光原子鐘，最近又搭建了可移動(dòng)的這種光原子鐘，精度度達(dá)到5 × 10-18，而且用來(lái)測(cè)量引力紅移，檢驗(yàn)了廣義相對(duì)論。葉軍與合作者用3維光晶格中的約1萬(wàn)個(gè)鍶原子實(shí)現(xiàn)光原子鐘，它們形成簡(jiǎn)并費(fèi)米氣體，原子的量子相干保持15秒，相對(duì)精度高達(dá)2.5 × 10-19。

參考文獻(xiàn)：

[1] 2020年度墨子量子獎(jiǎng)背景和獲獎(jiǎng)人介紹。

[2] 施郁，引力波的世紀(jì)追尋（二）：引力波及其首次探測(cè)，科學(xué)，2018，70（4）：15-19.

[3] Carlton M. Caves, Kip S. Thorne, Ronald W. P. Drever, Vernon D. Sandberg, and Mark Zimmermann, Rev. Mod. Phys. 52, 341 (1980). 

[4] C. M. Caves, Phys. Rev. Lett. 45, 75 (1980). 

[5] C. M. Caves, Phys. Rev. D 23, 1693 (1981).

[6] J. Abadie et al. (The LIGO Scientific Collaboration), Nat. Phys. 7, 962 (2011). 

[7] H. Grote, et al., Phys. Rev. Lett. 110, 181101 (2013).

[8] J. Aasi et al., Nat. Photon. 7, 613 (2013).

[9] D. Castelvecchi, Nature 568, 4 April, 2019, p.16. 

[10] M. Tse et al., Phys. Rev. Lett. 123, 231107 (2019) .

[11] F. Acernese et al. (Virgo Collaboration), Phys. Rev. Lett. 123, 231108 (2019). 

[12] Y．Zhao et al., Phys. Rev. Lett. 124, 171101 (2020).

[13] L. McCuller et al., Phys. Rev. Lett. 124, 171102 (2020).

[14] LIGO官網(wǎng)，ligo.caltech.edu

[15] C. Middleton, Physics Today 73, 6, 20 (2020).

[16] S.?M. Brewer et al., Phys. Rev. Lett. 123, 033201 (2019). 

[17] M. Vengalattore, Physics, 11, 22 (2018). 

[18] G. Edward Marti et al., Phys. Rev. Lett. 120, 103201 (2018).

[19] S. L. Campbell et al., Science 358, 90 (2017).

[20] M. Takamoto et al., Nat. Photonics (2020).


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