大型激光陀螺仪由于在没有任何外部参考的情况下具有自足的地球自转测量特性，因此在地球科学中发现了重要的应用。为了将相对旋转测量精度扩展到更好的水平，以便可以将其用于确定地球方向参数（EOP），我们研究了华中科技大学开发的无源共振激光陀螺仪（PRG）的局限性和科技（HUST）为未来的发展铺平道路。我们从PRG的导出的噪声传递函数中识别出噪声源。在低于10−2 Hz的频率范围内，自由光谱范围（FSR）的变化是主要的限制，这是由环形腔长度的漂移引起的。在10−2至103 Hz频率范围内，限制是由于频率鉴别系统的噪声引起的，该噪声主要来自2 Hz以下频率范围内的残留幅度调制（RAM）。此外，在0.01至2 Hz的频率范围内，马赫-曾德尔型合束器产生的噪声也很明显。最后，还讨论了未来改进的可能方案。 查看详细>>

先进的自由电子激光器（FEL）提供的极紫外（XUV）和X射线光子能量的高强度超短脉冲正在彻底改变超快光谱学领域。为了跨越下一个研究领域，用于脉冲的光谱时域表征的精确，可靠和实用的光子工具正变得越来越重要。在这里，我们通过实验演示了一种基于基本非线性光学技术的直接测量极端紫外线自由电子激光脉冲的频率啁啾的技术。它以仅XUV的泵浦探针瞬态吸收几何结构实现，并提供有关FEL脉冲的时间能量结构的原位信息。使用速率方程模型对离子化氖靶的随时间变化的吸光度变化，我们展示了如何从测量数据中直接提取和量化频率线性调频。由于该方法不依赖于额外的外部场，我们希望通过现场原位目标测量和FEL脉冲特性的优化，在FEL上得到广泛应用，从而使多个科学领域受益。 查看详细>>

在x射线能量下对量子系统的超快和精确控制涉及振荡周期低于1 as的光子。在这些能量下对量子系统进行相干动态控制是硬X射线量子光学的主要挑战之一。在这里，我们证明了可以通过亚粒子以亚秒级精度相干地控制嵌入固体中的量子系统的相位。特别是，我们通过瞬态磁振子以1 zs的精度和低于50 ys的定时稳定性来调谐集体激发核态的量子相位。这些微小的时间偏移是通过不同超精细分裂能级之间的量子搏动以干涉方式进行监控的。该实验演示了Zeptosecond干涉测量法，并表明瞬态准粒子能够精确控制嵌入在凝聚态环境中的量子系统。 查看详细>>

创新的方法和工具在塑造光子学领域的设计，表征和优化中起着重要作用。作为机器学习的一个子集，它使用层次结构化的层来学习数据的多层次抽象，深度学习提供了一种有效的手段来设计光子结构，产生了与传统的基于物理和基于规则的方法相辅相成的数据驱动方法。在这里，我们通过提供历史背景，算法基础知识和关键应用，重点介绍用于特定光子任务的各种模型架构，来回顾基于深度学习的光子设计的最新进展。我们还评论了这一新兴研究方向的挑战和观点。 查看详细>>

研究人员将使用最先进的量子技术来改变我们对宇宙的理解，回答有关暗物质和黑洞的关键问题。 英国研究与创新局（UKRI）以3 100万英镑的投资支持七个项目，以展示量子技术如何解决基础物理学中的一些最大谜团。 正如量子计算有望彻底改变传统计算一样，诸如量子传感器之类的技术也有可能从根本上改变我们理解宇宙的方法。 示例项目 早期宇宙和黑洞 诺丁汉大学（University of Nottingham）领导的一个项目旨在提供对早期宇宙和无法在实验室中测试的黑洞的物理学的见解。 该小组旨在使用量子模拟器以足够的精度模拟早期宇宙和黑洞的极端条件，以证实爱因斯坦对广义相对论的一些预测。 量子传感器 由伦敦大学皇家霍洛威（Royal Holloway）领导的团队将开发新的量子传感器，该传感器可用于搜索暗物质，暗物质被认为构成了宇宙的大部分并影响星系的形成。 这些项目由科学技术设施理事会（STFC）和工程与物理科学研究委员会（EPSRC）作为UKRI战略重点基金的一部分提供的“量子物理基础技术”计划提供了支持。 该计划是国家量子技术计划的一部分。 令人兴奋的研究计划 科学和技术设施理事会执行主席马克·汤姆森教授说： STFC自豪地支持这些利用尖端量子技术进行基础物理学的新颖而激动人心的研究的项目。 重大科学发现通常来自新技术的应用。随着新兴量子技术的应用，我相信我们有机会改变寻找宇宙最大谜团的答案的方式。 其中包括探索由暗物质构成的物质，找到中微子的绝对质量以及确定量子力学如何与爱因斯坦的相对论相适应。 我坚信，这项激动人心的新研究计划将使英国能够以一种新的方式带头探索基础物理学中的深刻问题。 工程和物理科学研究委员会执行主席兼UKRI量子技术赞助商Dame Lynn Gladden教授说： 国家量子技术计划已成功地将第一波量子技术加速发展到成熟阶段，可用于在基础科学和工业应用方面取得进步。 UKRI通过“量子物理基础技术”计划进行的投资使我们能够汇集EPSRC和STFC的专业知识，以应用量子科学和技术的最新进展来探索和回答基础物理学中长期存在的研究问题。 这是一个非常令人兴奋的计划，我们期待着交付这些项目并为该领域的进一步工作提供资金，以及与UKRI其他合作伙伴一起探索利用量子技术的机会。 科学大臣阿曼达·索洛韦（Amanda Solloway）说： 随着我们从流行病中恢复过来的好时机，至关重要的是，我们应将精力投向量子等新的变革性技术，这可能有助于发掘新的科学发现并巩固英国作为科学超级大国的地位。 如今的资金将使一些英国最雄心勃勃的量子研究人员能够开发出先进的技术，这些技术可以帮助我们解决有关宇宙的重要悬而未决的问题，从证明爱因斯坦的相对论到理解黑洞的神秘行为。 更多的信息 项目摘要 QSNET–用于测量基本常数稳定性的时钟网络 ：以LED乔瓦尼Barontini博士，英国伯明翰大学 合作伙伴：伦敦帝国学院，国家物理实验室，萨塞克斯大学 UKRI资金：£370万 该联盟旨在利用原子钟，分子钟和离子钟的精度-有史以来最精确的仪器-探索我们目前尚不知道的量子级（即最小级）是否正在发生新的效应。 为了达到最高的精确度，时钟将链接到网络中。如果观察到超灵敏时钟的“滴答声”变化，它将为新物理提供第一个直接和定量的证据，这将有助于我们揭示宇宙中95％的未知能量含量的性质。 该网络还将成为一个强大的暗物质探测器，它是宇宙中绝大多数物质，但迄今为止仍未被发现。 新物理学的量子干涉仪 ：以LED哈特穆特·格罗特教授，英国卡迪夫大学 合作伙伴：伯明翰大学，格拉斯哥，斯特拉思克莱德和沃里克 UKRI资金：£400万 研究人员旨在开发新型干涉仪（能够通过光的干涉来测量最小的长度波动的设备），以寻找暗物质和时空的量子方面。 压缩光和单光子检测等量子技术将用于实现前所未有的灵敏度。 今天，暗物质的性质尚不为人所知，如果能找到时空量化或新颖的引力理论的签名，这将深刻地激发人们长期以来寻求的量子物理学和引力理论的统一。 用于隐藏领域的量子传感器 主持人：谢菲尔德大学Ed Daw教授 合作伙伴：剑桥大学，利物浦大学和牛津大学，兰开斯特大学，国家物理实验室，伦敦皇家霍洛威大学，伦敦大学 学院UKRI资助：480万英镑 该项目旨在为寻找解决暗物质之谜的候选轴，低质量“隐藏”粒子做出贡献。该团队将开发超低噪声量子电子学，以支持对这些迄今未发现的粒子的搜索。 新的量子测量技术的一种应用将扩展美国实验ADMX的质量搜索范围，从而有助于国际努力来检测我们自己的银河晕的暗物质成分。 使用量子技术确定绝对中微子质量 牵头人：鲁本Saakyan教授，伦敦大学学院 的合作伙伴：国家物理实验室，剑桥大学，斯旺西和华威大学 UKRI资金：£380万 该项目旨在利用量子技术的最新突破来解决粒子物理学中最重要的重大挑战之一，即确定中微子的绝对质量。 宇宙中最丰富的粒子之一中微子是恒星内部核聚变的副产品，因此对于我们了解恒星内部的过程和宇宙组成至关重要。 此外，了解中微子质量的价值对于我们对物质起源和宇宙演化的理解至关重要。然而，人们对它们的了解却很少，研究人员旨在开发能够精确测量这种难以捉摸但重要的粒子质量的开创性新光谱技术。 用于基础物理学的量子模拟器 牵头人：诺丁汉大学Silke Weinfurtner教授 合作伙伴：伦敦国王学院，伦敦皇家霍洛威大学，伦敦大学学院，剑桥大学，纽卡斯尔和圣安德鲁大学 UKRI资金：430万英镑 该项目旨在开发量子模拟器，该模拟器能够洞悉非常早期的宇宙和黑洞的物理学。目标包括：模拟量子黑洞的各个方面；并测试支持宇宙起源思想的量子真空理论。 QUEST-DMC：用于暗物质和宇宙学的量子增强超流体技术 牵头人：安德鲁·凯西博士，伦敦大学皇家霍洛威学院 合作伙伴：兰卡斯特大学，牛津大学和萨塞克斯高校 UKRI资金：£340万 该项目旨在解决宇宙学中的两个基本问题-暗物质的本质是什么以及早期宇宙是如何演化的。通过融合宇宙学，超低温和量子技术的前沿技术，他们将开发的超灵敏量子传感器将用于寻找新质量范围内的暗物质候选物，并研究模拟早期宇宙事件的相变。预计会产生引力波信号。 永恒之塔：英国原子干涉仪天文台和网络 牵头人：奥利弗Buchmueller教授，伦敦大学帝国学院 合作伙伴：伯明翰大学，剑桥，利物浦和牛津大学，伦敦大学国王学院和STFC的卢瑟福·阿普尔顿实验室 UKRI资金：£720万 AION项目将开发和利用基于原子之间的量子干扰的技术来检测超轻暗物质和引力波源，例如宇宙中遥远的巨大黑洞之间的碰撞以及非常早的宇宙中的暴力过程。 该小组将设计一个10m原子干涉仪，为牛津仪器的建造做准备，并为将来在英国进行的大规模实验铺平道路。AION联盟的成员还将为美国的合作伙伴实验MAGIS做出贡献。 查看详细>>

从生物医学光学到半导体制造，相干光用于精确测量一直是众多研究方向的关键驱动力。最近的工作表明，通过调整用于估计可观察系统参数的光场的空间分布，可以大大提高此类测量的精度。这些进步自然引发了一个有趣的问题，即哪些光状态可以提供最终的测量精度。在这里，我们介绍了一种通用方法，用于确定用于估计任何给定参数的最佳光相干态，而与系统的复杂性无关。我们的分析表明，提供最高测量精度的光场是Hermitian算子的本征态，该算子对系统散射矩阵中的Fisher信息进行了量化。为了说明这个概念，我们通过实验表明这些最大信息状态可以探测被无序介质隐藏的对象的相位或位置，与未优化状态相比，其精度提高了一个数量级。我们的结果可以在任意复杂的系统中实现最佳的精确测量，从而为计量和成像应用建立了新的基准。 查看详细>>

人工智能的爆炸性增长要求计算能力迅速提高。据报道，有两个光子处理器可以满足这些功率要求，并革新了人工智能硬件。 人工智能（AI）正在改变各个领域，例如临床诊断，自动驾驶和语音翻译。然而，在计算速度和功耗方面，现代社会中快速增长的数据量给AI中使用的电子计算硬件带来了巨大挑战。这些问题已成为AI的主要瓶颈。Xu等和费尔德曼等报告了利用光的独特属性来加速AI处理的光子处理器。这些演示可以激发光学计算的复兴。 随着AI的兴起，传统的电子计算方法逐渐达到其性能极限，并落后于可用于处理的数据的快速增长。在各种类型的AI中，人工神经网络由于其出色的性能而广泛用于AI任务。这些网络使用多层相互连接的人工神经元执行复杂的数学运算。使用大多数计算资源的基本运算称为矩阵矢量乘法。 查看详细>>

飞秒锁模激光器产生可见/红外频率梳，稳步推进了我们对自然界中基本过程的理解。例如，光学时钟采用频率梳技术来进行最精确的时间测量，从而允许搜索自然常数的微小漂移。此外，与可见/红外飞秒脉冲的电场同步的极紫外阿秒脉冲的产生提供了物质中电子动力学的实时测量。腔增强的高次谐波生成源将宽带真空和极紫外光谱覆盖与兆赫兹脉冲重复频率和相干特性（类似于频率梳）的独特结合在一起。在这里，我们回顾了这项技术的成熟及其最近的应用和前景，包括电子和潜在核跃迁的精确频率梳状光谱学，以及具有近100％的瞬时检测能力的低空电荷亚秒时分辨率光电子光谱学循环。 查看详细>>

ISCF量子技术挑战赛将于2021年3月8日针对大型协作研发项目开放。 高达4700万英镑的资金可用于那些将加速英国量子技术的商业化，增加私营部门投资并在各个行业领域实现变革性应用的项目。竞赛欢迎行业领导的财团针对以下任一流： 旨在提供解决用户定义的工业挑战的量子技术产品或服务的协作研发项目 技术项目将消除共同的技术障碍，以受益于英国不断增长的量子产业 项目规模将在200万英镑至2000万英镑之间，并提供高达1000万英镑的赠款。 作为UK Research and Innovation（英国研究与创新）的一部分，Innovate UK与KTN合作举办了一场有关量子技术商业化的简报活动-大型合作项目竞赛（工业战略挑战基金会的资助竞赛，于3月8日开幕）。 这是旨在加快英国量子技术的商业化，增加私营部门投资并在一系列行业中实现变革性应用的三项创新资助竞赛之一。可供申请的其他行业战略挑战基金流包括： 可行性研究（可用资金高达700万英镑） 用于推进用户定义的量子产品，服务和设备，组件或供应链要素的研究。项目规模不超过50万英镑。了解更多并申请。3月10日截止。在此处观看新闻发布会的记录。 发芽者项目（最高可用100万英镑） 用于开发量子技术新应用的早期高风险，高回报项目。项目资金总额不超过5万英镑。了解更多并申请。3月31日截止。 查看详细>>

自2014年成立以来，面向现实应用的建筑技术一直是英国Quantum Technology Hub Sensors and Timing的主要目标。Covesion由南安普敦大学的枢纽研究员Corin Gawith教授共同创立，已成功实现了这一目标为商业市场开发周期性极化铌酸锂（PPLN）波导，从而促进适合未来的高级技术。 科林斯和他在Covesion和南安普敦大学的同事在量子技术中心的第一阶段（到2019年结束）中发挥了重要作用。在科林最显着的里程碑中，一项名为“可伸缩非线性光学波导”的合作伙伴资源资助项目获得了中心资金。与Teledyne e2v一起为Quantum Atom Traps（SNOWQAT）开发了一系列PPLN波导，用于地球的卫星成像和重力测绘。然后，这些波导被Covesion引入并成功作为产品在2019年出售。 由Covesion开发的PPLN波导可提供高效且具有成本效益的频率转换，允许客户在无法从商业激光源获得的特定波长下指定特定波长。波导与Covesion建立的大多数技术一起，提供了必要的基础技术，以帮助Hub研究人员开发紧凑，有弹性且具有成本效益的量子传感器，准备将其用于国防，太空，导航和环境重力感应应用。 Corin说：“从中心获得的资金有助于将我们的PPLN波导技术从实验室转移到商业产品。与Covesion和Teledyne e2v紧密合作，强调了对坚固耐用，可靠组件的需求，这反过来又将使新的环境测量应用能够应用于卫星卫星成像和地球重力测绘。” 在量子技术中心，许多英国大学的学者都从集线器独特的跨学科研究的结构获得了与业界合作，以推出针对企业的商业化技术，如使用的知识和专长CERCA和Aquark。这些进入商业现实的步骤代表着将量子传感器早期引入现实世界应用，并很快引入日常生活。 Covesion的成功只是将研究专业知识与行业知识相结合可以取得的成就的一个例子。自推出以来的十多年来，Covesion已成为高效PPLN波导和块状晶体的全球市场领导者，拥有由量子研究小组和国际系统公司建立的用户基础。 Covesion首席执行官Mike Day说：“与UK Quantum Technology Hub Sensors和Timing的合作为Covesion开辟了广泛的增长机会，这是对为英国PLC创造价值的技术投资的真实例子”。 查看详细>>