GB_T 43737-2024 量子测量术语.docx

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1、ICS01.040CCSA22OB中华人民共和国国家标准GB/T437372024量子测量术语Terminologyforquantummeasurement2024-10-01实施2024-03T5发布国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会目次前言1范围12规范性引用文件I3通用基础14量子测量技术35典型量子测量材料、器件、系统与应用6参考文献10索引H本文件按照GB/T1.1-2020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。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(SACC578)提出并归

2、口。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、航大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

3、、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、加胖涛、程加明、于春霖、周飞、潘奕捷、宋振飞、万双爱、李颜若理、申屠国棵、万传奇。子测术语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3.1子测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。3.2It子计量quantummetrol

4、ogy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：也于其他高精度测量研究。3.3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。3.4子态quantumstate量子系统的状态。来源：GB/T425652023,3.13.5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。3.6海森堡不确定性原理Heisenberguncertaintyprincipl

5、e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。3.7海森堡极限Heisenberglimit在特定量子态（3.4）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。3.8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。3.9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(3.6)导致的结果。3.10量子噪声quantumnoise测量过程中由于量子系统的海

6、森堡不确定性引发的噪声。3.11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。3.12相干态coherentstates具有完全相干特性，且满足海森堡不确定性原理(3.6)极限的正交分量涨落分布呈圆形特征的量子态(3.4)。3.13压缩态squeezedstate满足海森堡不确定性原理U.6)极限的正交分量涨落分布呈椭圆特征的量子态4)。3.14子干涉quantumInterference由于子态(3.4)的叠加效应，量子态振幅发生的相干相长或相消现象。3.15量子相干quantumcoherence量子系统其量子态(3.4)能够发

7、生稳定的相位干涉的能力和特性。注1：量子系统处了叠加态时，其各个叠in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。3.16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。3.17子态寿命quantumstatelifetime子态(3.4)上粒子占有数通过自发跃迁降为初始占有数的1/。的时间。3.18子跃迁quantumtransition量子系统从一个子态(3.4)跳跃式突变到另一个子态(3.4)的过程。3.19双光子拉曼跃迁two-photonRamantransi

8、tion1.ambda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。3.20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。3.21拉莫尔频率1.armorfrequency自旋进动(3.20)的角频率。3.22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)

9、不等于零，且朝向某个特定的方向。3.23子磁穿效应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。3.24光动效应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：此过僦足动量守恒定律。4子漏技术4.1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)4.2量子态探测quantumstatedetecti

10、on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(3.4)的技术。4.3子操控quantumcontrol通过控制系统哈密顿量改变量子系统量子态(3.4)的操控方法。4,4子非破坏测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。4.5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。4.6核磁共振nuc

11、learmagneticresonance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物理过程。来源:GB/T420352022,3.54.7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。4.8原子干涉atomicinterference利用原子的物质波或内禀量子态的相干特性，产生相关子态(34)相位叠加引起的相长或相消现象。4.9超导子干涉效应superconductingquantuminterferenceeffect闭合超导量子线路中的宏观子

12、干涉(3.14)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。4.10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Tll分的原子、分子，或系统J磕的原子团、分子团、微小颗粒，亦或珊晚成的芯片、气室等。4.11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10nK及以下的原子称为超冷原子。4.12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

13、直接的机械接触，具备谐振敏感特性的量子敏感介质。4.13激光冷却IaSercooling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。4.14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。4.15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。4.16亚多普勒冷却sub-Dopplercooling超越多普勒冷却温度极限的激光冷却(4.1

14、3)技术。4.17光学Wi团opticalmolasses由激光束交汇形成的光场，基于激光冷却(4.13)使身处其中的原子减速。4.18相干布居囚禁herentpopulatitrapping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。4.19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。4.20离TBfiontrap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(4.19

15、)。4.21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(4.19)o4.22激光囚禁IaSertrapping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。4.23光晶格opticallattice利用驻波激光场形成的周期性势阱。4.24量子基态冷去quantumgroundstatecling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1的方法或过程。4.25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。4.26质心运动冷却centerofmassmotioncooling利用光动量效应(3.24)抑制量子敏感介质的质心热运动。注：质心热运动的冷却