GB/T 43737-2024 量子测量术语

ICS01040

CCSA.22

中华人民共和国国家标准

GB/T43737—2024

量子测量术语

Terminologyforquantummeasurement

2024-03-15发布2024-10-01实施

国家市场监督管理总局发布

国家标准化管理委员会

GB/T43737—2024

目次

前言

…………………………Ⅰ

范围

1………………………1

规范性引用文件

2…………………………1

通用基础

3…………………1

量子测量技术

4……………3

典型量子测量材料器件系统与应用

5、、…………………6

参考文献

……………………10

索引

…………………………11

GB/T43737—2024

前言

本文件按照标准化工作导则第部分标准化文件的结构和起草规则的规定

GB/T1.1—2020《1:》

起草

。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别专利的责任

。。

本文件由全国量子计算与测量标准化技术委员会提出并归口

(SAC/TC578)。

本文件起草单位中国计量科学研究院中国科学技术大学中国电子信息产业集团有限公司科大

:、、、

国盾量子技术股份有限公司之江实验室山西大学华中科技大学中国信息通信研究院航天二院

、、、、、

北京无线电计量测试研究所浪潮电子信息产业股份有限公司中国科学院精密测量科学与技术创新研

、、

究院中国科学院上海微系统与信息技术研究所中国计量大学中国空间技术研究院中国人民解放军

、、、、

国防科技大学航天九院西安微电子技术研究所济南量子技术研究院深圳中国计量科学研究院技术

、、、

创新研究院中国航天科工集团第三研究院第三十三研究所山东国耀量子雷达科技有限公司国仪量

、、、

子合肥技术有限公司

()。

本文件主要起草人屈继峰许金时李文文王增斌赵梅生张宁叶文戴汉宁王军民胡忠坤

:、、、、、、、、、、

张萌薛潇博胡慧珠曾昱冯芒芮俊王浩敏赵春柳张升康宋洪婷刘伟涛程加明于春霖周飞

、、、、、、、、、、、、、、

潘奕捷宋振飞万双爱李颜若玥申屠国樑万传奇

、、、、、。

Ⅰ

GB/T43737—2024

量子测量术语

1范围

本文件界定了量子测量相关的基本术语和定义

。

本文件适用于量子测量相关标准制定技术文件编制教材和书刊编写以及文献翻译等

、、。

2规范性引用文件

本文件没有规范性引用文件

。

3通用基础

31

.

量子测量quantummeasurement

获取量子系统状态以及利用量子的最小离散不可分割特性和量子自旋量子相干量子压缩量

,、、、、、

子纠缠等特性的测量

。

32

.

量子计量quantummetrology

基于基本物理常数定义国际单位制基本单位利用量子系统量子特性或量子现象复现测量单位量

,、

值或实现直接溯源到基本物理常数的测量

。

注也用于其他高精度测量研究

:。

33

.

量子传感quantumsensing

利用量子特性实现物理量的高精度测量并按照一定的规律转换成可用信号的过程

。

34

.

量子态quantumstate

量子系统的状态

。

来源

[:GB/T42565—2023,3.1]

35

.

量子费希尔信息quantumFisherinformation

量子系统状态对待测参数的敏感性信息

。

注经典费希尔信息的扩展用于确定参数测量的最高精度

:,。

36

.

海森堡不确定性原理Heisenberguncertaintyprinciple

两个非对易可观测量不可同时被确定其中一个可观测量的不确定性越小另一个可观测量的不确

,,

定性越大的物理学关系

。

37

.

海森堡极限Heisenberglimit

在特定量子态34下量子系统的某个指定的可观测量受其非对易可观测量的测量不确定性的制

(.),

约所能达到的测量精度极限

。

1

GB/T43737—2024

38

.

散粒噪声shotnoise

遵从泊松过程的噪声

。

注对于电子或光子其散粒噪声来源于电子或者光子离散的粒子本质

:,。

39

.

量子真空涨落quantumvacuumfluctuation

真空能量密度的随机扰动

。

注量子真空涨落是海森堡不确定性原理导致的结果

:(3.6)。

310

.

量子噪声quantumnoise

测量过程中由于量子系统的海森堡不确定性引发的噪声

。

311

.

量子投影噪声quantumprojectionnoise

测量过程中由于量子投影测量结果的随机性所引发的噪声

。

312

.

相干态coherentstates

具有完全相干特性且满足海森堡不确定性原理36极限的正交分量涨落分布呈圆形特征的量子

,(.)

态34

(.)。

313

.

压缩态squeezedstate

满足海森堡不确定性原理36极限的正交分量涨落分布呈椭圆特征的量子态34

(.)(.)。

314

.

量子干涉quantumInterference

由于量子态34的叠加效应量子态振幅发生的相干相长或相消现象

(.),。

315

.

量子相干quantumcoherence

量子系统其量子态34能够发生稳定的相位干涉的能力和特性

(.)。

注1量子系统处于叠加态时其各个叠加成分的相对相位稳定是其具备量子相干特性的充要条件

:,,。

注2多个全同粒子相互之间相对相位的稳定是其具备量子相干特性的充要条件

:,。

316

.

量子退相干quantumdecoherence

量子系统受外界扰动影响失去量子相干性的过程

,。

317

.

量子态寿命quantumstatelifetime

量子态34上粒子占有数通过自发跃迁降为初始占有数的的时间

(.)1/e。

318

.

量子跃迁quantumtransition

量子系统从一个量子态34跳跃式突变到另一个量子态34的过程

(.)(.)。

319

.

双光子拉曼跃迁two-photonRamantransition

型三能级原子离子分子系统中双色光场从基态至共同激发态的两个跃迁通道在单光

Lambda(),

子大失谐双光子共振的条件下耦合原子离子或分子的布居可在两个基态之间相干地转移

、,()。

注是原子离子或分子自旋态的一种有效的操控过程

:()。

2

GB/T43737—2024

320

.

自旋进动spinprocession

微观自旋系统电子原子核原子等的自旋磁矩在外磁场作用下以一定的角频率绕外磁场方向

(、、),

的进动过程

。

321

.

拉莫尔频率Larmorfrequency

自旋进动320的角频率

(.)。

322

.

自旋极化spinpolarization

微观自旋系统电子原子核原子等的自旋磁矩在一定的物理过程中其矢量和即宏观磁矩不

(、、),,()

等于零且朝向某个特定的方向

,。

323

.

量子隧穿效应quantumtunnelingeffect

微观粒子具有一定的概率穿透高于粒子能量的势垒的量子效应

。

注体现了微观粒子同时具有波动性该过程中粒子穿透势垒和被势垒反弹回的概率同时存在反映出相干性的

:。,,

特征

。

324

.

光动量效应opticalmomentumeffect

具有动量的光子在与物质的相互作用中存在动量交换进而使物质的运动状态发生变化的现象

,。

注此过程满足动量守恒定律

:。

4量子测量技术

41

.

量子态制备quantumstatepreparation

通过量子的操控方法使量子系统处于所需的量子态34

(.)。

42

.

量子态探测quantumstatedetection

利用探测器件借助光或者微波与量子系统的作用测量得到量子系统的量子态34的技术

,,(.)。

43

.

量子操控quantumcontrol

通过控制系统哈密顿量改变量子系统量子态34的操控方法

(.)。

44

.

量子非破坏测量quantumnondemolitionmeasurement

对某个可观测量持续测量但不增加其不确定性的量子测量方法

,。

注使用该方法测量某可观测量会导致其他可观测量的不确定性增加

:,。

45

.

电子磁共振electronparamagneticresonance

物质的电子磁矩与外磁场相互作用在垂直于外磁场方向入射电磁波且能量与塞曼分裂能匹配

,

时物质从电磁波吸收能量的现象

,。

46

.

核磁共振nuclearmagneticresonance

磁矩不为零的原子核在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂共振吸收某一定频率的射频辐射的

,,

3

GB/T43737—2024

物理过程

。

来源

[:GB/T42035—2022,3.5]

47

.

光致旋转opticalrotation

物质与携带角动量的光场或光子相互作用而发生角动量的传递使物质在光致力矩的作用下产生

,

自旋旋进扭转等角向运动

、、。

48

.

原子干涉atomicinterference

利用原子的物质波或内禀量子态的相干特性产生相关量子态34相位叠加引起的相长或相消

,(.)

现象

。

49

.

超导量子干涉效应superconductingquantuminterferenceeffect

闭合超导量子线路中的宏观量子干涉314现象

(.)。

注通常量子线路中包含一个或多个约瑟夫森结电流随穿过闭合环路的磁通周期性变化

:,。

410

.

量子敏感介质quantumsensitivemedium

在量子精密测量系统中直接与待测量发生相互作用的成分

。

注包括单一组分的原子分子或系统形态的原子团分子团微小颗粒亦或功能集成的芯片气室等

:、,、、,、。

411

.

冷原子coldatom

保持在接近绝对零度温度的原子通常通过原子与激光场的相互作用制备

,。

注通常情况下温度在及以下的原子称为超冷原子

:,10nK。

412

.

悬浮谐振子levitatedharmonicoscillator

被光场电场磁场等方法形成的势阱俘获并悬浮后与外界环境不存在直接的机械接触具备谐振

、、,,

敏感特性的量子敏感介质

。

413

.

激光冷却lasercooling

利用激光降低粒子如原子或离子或微纳颗粒的随机运动速度从而降低粒子温度的技术

()。

414

.

质心运动等效温度effectivetemperatureofcenter-of-massmotion

以热力学温度为计量标准描述微纳颗粒质心随机运动的平均能量

,。

415

.

多普勒冷却Dopplercooling

原子离子仅从特定方向吸收光子能量进入激发态并随机地向各个方向发射光子回到基态使原

(),,

子在吸收光子方向上的运动速度减小

。

416

.

亚多普勒冷却sub-Dopplercooling

超越多普勒冷却温度极限的激光冷却413技术

(.)。

417

.

光学黏团opticalmolasses

由激光束交汇形成的光场基于激光冷却413使身处其中的原子减速

,(.)。

4

GB/T43737—2024

418

.

相干布居囚禁coherentpopulationtrapping

当用两相位差恒定频率差等于原子基态两超精细能级间频率差的相干激光将原子基态的两超精

、

细能级耦合到一个共同的激发态时原子被抽运到基态两超精细能级的一个相干叠加态此时激发态上

,,

没有原子原子被囚禁在基态的两超精细能级上的现象

,“”。

419

.

势阱potentialwell

在给定势能的空间中围绕着势能最小值形成的空间区域

,。

420

.

离子阱iontrap

利用电场或磁场将离子囚禁在特定空间范围内的一个势阱419

(.)。

421

.

磁光阱magneto-opticaltrap

由特定波长激光束和梯度磁场构成用于囚禁原子的势阱419

,(.)。

422

.

激光囚禁lasertrapping

利用激光陷阱对目标原子团分子团或微纳颗粒进行束缚的过程

()、()。

423

.

光晶格opticallattice

利用驻波激光场形成的周期性势阱

。

424

.

量子基态冷却quantumgroundstatecooling

将捕获的微纳颗粒的运动冷却到基态使其等效声子数小于的方法或过程

,1。

425

.

腔冷却cavitycooling

利用高精细度谐振腔与被捕获物质原子分子或微纳颗粒发生耦合实现物质运动状态的冷却

(、),。

426

.

质心运动冷却centerofmassmotioncooling

利用光动量效应324抑制量子敏感介质的质心热运动

(.)。

注质心热运动的冷却会大幅提高其传感灵敏度降低热噪声并隔绝环境干扰

:,,。

427

.

量子光力系统quantumoptomechanicalsystem

通过把光学或微波场与机械共振器机械振子相结合获得的一种对机械运动进行量子控制或者

(),

对光或微波场进行机械控制的方法及系统

。

428

.

腔光力系统cavityoptomechanicalsystem

基于光学谐振腔的光力学方法及系统

。

429

.

量子成像quantumimaging

利用量子系统的相干叠加量子纠缠等特性借助量子操纵实现的成像

、,。

430

.

原子光刻atomlithography

经激光冷却413准直后的原子束穿过光场并与光场发生作用在光与物质相互作用产生的力的

(.),,

5

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