现代社会需要精确可靠的测量,无论在何处进行测量都能得到相同的答案。计量——尤其是可追溯到国际测量系统 SI 和作为测量质量声明的不确定度——当然在提供这些测量方面有着悠久的传统。这一直是一项全球性事业,计量对国际贸易的支持实际上刺激了第一个国际公约的诞生,即早在 1875 年的《米制公约》。区域计量组织 (RMO),如 EURAMET、欧洲国家计量机构协会 (NMI),协调各自区域内的合作。但它们的活动领域——包括相互承认主要校准资源以及与行业、合格评定参与者和政策制定者进行知识交流——不仅仅是“在当地”进行的。NMI、RMO 和《米制公约》的国际计量组织都在全球范围内开展活动。不仅国际贸易,计量学可以提供帮助的“大挑战”的其他领域——自 20 世纪以来的制造业和过程工业,以及 21 世纪的医疗保健、能源、资源和气候变化——都涉及全球问题。
本书的读者在阅读计量学这一章时已经开始发现,超导电子学最广泛的应用涉及电磁现象的测量。与用于测量的大多数其他现象不同,超导性对于电气标准也是必不可少的。由于它是一种量子现象,它可以用基本常数表示电压,精度高达 10 19 分之几。在某些方面,基于约瑟夫森结阵列的超导电压标准是超导性最成功的应用,考虑到结的数量及其在世界范围内的使用。虽然它们在概念上很简单,但它们的底层技术花了近 50 年的时间才从不可靠的单个结发展到坚固、复杂的三维集成电路,该集成电路具有 300,000 多个结,可产生高达 10 V 的精密交流电压。以下是它们的故事。正如本书其他章节所述,厘米大小的超导环可以承载
开展研究并提供科学和技术服务,帮助联邦机构选择、获取、应用和使用计算机技术,从而根据公法 89-306 (40 U.S.C.759)、相关行政命令和其他指令提高政府运作的效率和经济性;通过管理
尽管大多数物理实验都是用独立粒子进行的,但纠缠粒子的集体性质揭示了量子世界最迷人和最意想不到的方面。埃尔温·薛定谔首先指出“纠缠不是量子力学的一种特性,而是量子力学的特征”。纠缠态粒子对行为的一个奇特之处在于,尽管每个单独的粒子都表现出固有的不确定性,但纠缠对的联合实体却不会表现出这种不确定性。例如,虽然单个粒子到达的时间可能完全随机,但纠缠对必须始终同时到达。此属性为进行绝对测量提供了独特的工具。我们的目标是探索纠缠的无数含义和重要性,并利用它来开发一种新型光学测量——量子光学计量学。自发参量起源的非线性过程中产生的孪生光子之间存在独特的非经典关联。这种孪生量子之间的非经典联系不会因孪生量子之间任意大的分离而减弱,即使它们位于光锥之外。过去二十年来,孪生态已被用于进行确定性的量子实验,并产生了违反直觉的结果,这些实验包括由爱因斯坦-波多尔斯基-罗森 (EPR) 悖论引起的实验,例如贝尔不等式的各种测试 [1-12],以及非局部色散抵消、纠缠光子诱导透明性和单色光纠缠光子光谱。这些孪生光束的出现使得人们无需借助于量子干涉仪就可以进行此类实验。
根据补充方程 24,如果在补充方程 18 中 δ θ 和 φ 先趋近于 0,则 IQ ( θ | Ψ ps θ ) 趋近于无穷大。有几点需要注意。首先,IQ ( θ | Ψ ps θ ) 在两个有序极限中发散。在任何实际实验中,都不能盲目地设置 φ = 0,而必须根据 θ 的估计值选择 φ。其次,如果 δ θ ≈ 0,则 θ 0 ≈ θ ,并且我们初始估计 θ 0 的实验前方差 Var(θ 0) 必须很小。也就是说,我们在开始实验时就掌握了有关 θ 的大量信息。在 Cram´er-Rao 界的指导下,我们预计,在一个有用的实验中,IQ ( θ | Ψ ps θ ) 会变大,而 1 / Var( θ 0 ) < IQ ( θ | Ψ ps θ )。补充图 1 显示了 IQ ( θ | Ψ ps θ ) × Var( θ 0 ) 作为 φ 和 δ θ 的函数,适用于实验,其中 a 1 = − 1、ak = 1、a M = 3 且 Var( θ 0 ) = 10 − 6 。如果 θ 0 在几个 σ θ 0 ≡ p 之内