受量子启发的新型激光测距技术

布里斯托大学的研究人员展示了一种受量子物理学启发的新型激光测距技术，该技术能在强烈太阳光背景下实现距离测量。团队通过在该校最具标志性建筑上测试新方法，验证了其理论假设。这项发表于《自然·通讯》的研究表明，最初为量子传感开发的概念可转化为能在现实环境中运行的实用激光系统。

阳光和大气条件产生的干扰性"噪声"是远距离光学传感面临的最大挑战之一。新技术在保持强信号的同时抑制此类噪声，有望推动自动驾驶车辆传感、高精度测绘、基础设施监测、导航定位系统乃至太空探索远距离测量等广泛应用。

为突破噪声限制，研究团队从"能量-时间纠缠"这一量子效应中获得灵感。他们并未产生量子光，而是通过经典激光系统重建了其关键的抗噪特性。

该系统在校园内对女王大厦与威尔士纪念堂之间约155米的距离进行测量，尽管存在变化的阳光和天气条件，仍实现了优于0.1毫米的精度。测量所用激光功率远低于普通激光笔，耗时仅十分之一秒。

研究人员通过光纤和电子调制器对激光脉冲进行整形和快速颜色切换，生成了具有工程化关联特性的信号。这些信号在抑制背景噪声时表现出与量子信号相似的特性，关键在于其亮度比典型量子光源高出数百万倍。

论文主要作者、布里斯托大学电气电子与机械工程学院研究员Weije Nie博士与皇家学会院士John Rarity教授表示："这项研究解答了量子传感领域长期存在的疑问——量子实验中观察到的优势能否通过更实用的技术重现。"

"我们的结果表明，强大的降噪效果未必需要真正的量子纠缠。精心设计的经典关联同样能带来诸多实际效益，且更具可扩展性和稳健性。"

团队通过在校园内对女王大厦与附近卡伯特塔之间超过400米距离的测量，进一步验证了该方法的有效性。实验在完全日间光照和变化的天气条件下进行，证明该系统能在受控实验室环境之外可靠运行。

论文合著者、物理学院量子技术副教授Alex Clark博士补充道："我校在量子科技领域有着悠久的突破历史，我们能用最具历史底蕴的建筑测试新技术，可谓相得益彰。这项研究的下一步工作是扩大系统工作范围，并通过集成光子器件实现光纤系统微型化，以提升部署便捷性。"

相关链接：https://dx.doi.org/10.1038/s41467-026-68589-9