英國物理學家找到了一種在量子極限下操作光子傳感器的方法，并且這種光子傳感器可大規模制造。這一突破為溫室氣體監測和癌癥檢測等實際應用鋪平了道路。

我們的日常生活已經離不開各式各樣的傳感器。盡管這些傳感器通常無法被用戶直接察覺，但它們為現代醫療、安全和環境監測等應用提供著所必需的關鍵信息。例如，現在的汽車就裝配了100多個傳感器，而且這個數字還會增加。

量子傳感有望革新當今的傳感器，顯著提高它們的性能。更精確、更快速、更可靠的物理量測量，將對科學和技術的各個領域，包括我們的日常生活帶來變革性的影響。

不過，目前大多數量子傳感方案，依賴難以產生且檢測的光或物質的特殊糾纏態或壓縮態。這是利用量子傳感器全部潛力并在真實場景中應用它們的主要障礙。

據麥姆斯咨詢報道，英國布里斯托爾大學（Universities of Bristol）、巴斯大學（University of Bath）和華威大學（University of Warwick）合作的物理學家團隊在近日發表的一篇論文中表明，不需要復雜的量子態和探測方案，就可以對重要的物理特性進行高精度測量。

這項突破的關鍵是利用了一種環形諧振器，這是一種微小的環路結構，可以在環路中引導光，并最大限度地提高其與研究樣品的相互作用。重要的是，這種環形諧振器可以使用與我們的計算機和智能手機芯片相同的工藝大規模制造。

布里斯托爾大學量子工程技術實驗室（QET Labs）博士生、該研究主要作者Alex Belsley表示：“我們離在量子力學檢測極限下工作的集成光子傳感器又近了一步。”

利用這項技術感知吸收或折射率變化，可用于識別和表征各種材料和生化樣品，并可用于從溫室氣體監測到癌癥檢測等熱門應用。

QET Labs聯合主任、該研究共同作者Jonathan Matthews副教授表示：“我們對這一成果帶來的機遇非常興奮，我們現在知道如何利用大規模可制造工藝來設計在量子極限下工作的芯片級光子傳感器。”

與經典方法相比，光子的量子態已被證明可以提高吸收估算的精度。通過利用干涉和諧振增強效應，研究人員展示了全通環形諧振器中的相干態探針，即使按平均輸入光子數歸一化，也可以優于任何量子探針單通策略。研究人員還發現，在最佳條件下，相干態探針與全通環形諧振器中任意亮度純單模壓縮探針的性能相當。

審核編輯 ：李倩