具有無與倫比的靈敏度的傳感器和量子光學設(shè)備有許多應(yīng)用。量子密碼學和量子計算的突破和進步源于這種新發(fā)現(xiàn)的設(shè)計和設(shè)計新型光量子態(tài)的能力。在過去的五年中，量子糾纏光子系統(tǒng)的科學和技術(shù)優(yōu)勢的應(yīng)用和使用研究出現(xiàn)了爆炸式增長?？茖W家最近在發(fā)表的一篇文章說明了量子相關(guān)性是如何被用來徹底改變光學計量領(lǐng)域的。長期以來，量子光學一直為研究量子力學中一些更令人費解的預(yù)測提供了理想的實驗環(huán)境。
這有兩個原因：首先，在光學頻率上，世界非常冷；其次，光子不相互作用，如果避免共振，光子只會與物質(zhì)微弱相互作用。因此，可以長時間保持量子相干性。這些特性使光子成為傳輸量子信息的理想選擇，但對信息處理卻不是那么好。至少，這是傳統(tǒng)觀點。2000年，科學家們發(fā)現(xiàn)了一種僅使用線性光學設(shè)備來實現(xiàn)量子信息處理的方法：線性光學量子計算。
一些研究人員已經(jīng)能夠從理論上證明，量子光子糾纏也有可能徹底改變整個光學干涉測量領(lǐng)域——通過使干涉儀靈敏度提高許多數(shù)量級。量子糾纏光子干涉儀的方法非常普遍，適用于多種類型的干涉儀。特別是，在沒有非局部糾纏的情況下，通用經(jīng)典干涉儀具有統(tǒng)計采樣散粒噪聲限制靈敏度，其比例為N的平方根的倒數(shù)，其中N是粒子每單位時間通過干涉儀。
然而，如果在粒子之間設(shè)計了精心準備的量子相關(guān)性，那么干涉儀的靈敏度會提高N的平方根，縮放為1/N，這是不確定性原理所施加的限制。對于在毫瓦光功率下工作的光學干涉儀，這種量子靈敏度提升對應(yīng)于信噪比提高了八個數(shù)量級。這種效應(yīng)可以轉(zhuǎn)化為NASA任務(wù)的巨大科學回報。例如，這種新效應(yīng)的一個應(yīng)用是用于深空慣性制導(dǎo)和廣義相對論測試的光纖陀螺儀。
另一個應(yīng)用是用于重力波探測的地面和軌道光學干涉儀：分別是激光干涉儀重力天文臺和歐洲激光干涉儀空間天線。其他應(yīng)用包括為下一代重力恢復(fù)和氣候?qū)嶒炋岢龅男l(wèi)星-衛(wèi)星激光干涉測量。特別是，衛(wèi)星-衛(wèi)星激光干涉測量中采用的量子相關(guān)性可以提高軌道對重力的敏感性，足以在1公里或更小的分辨率下從太空測量地球重力異常提供前所未有的精度。
這種靈敏度可用于軌道石油勘探或含水層含水量測量。在諸如此類的任務(wù)中使用量子相關(guān)光學干涉儀將在靈敏度和性能方面取得突破。除了這些發(fā)展之外，最近還表明光學量子糾纏效應(yīng)可用于量子干涉光刻。該應(yīng)用通過克服衍射極限帶來了光刻分辨率的突破，允許蝕刻比光波長小幾個因子的特征。通過以低成本實現(xiàn)低于一百nm的制造分辨率，該應(yīng)用在計算機芯片和半導(dǎo)體行業(yè)具有巨大的商業(yè)潛力。
除了寫入遠小于波長的特征外，還可以以這種分辨率讀回該信息。在經(jīng)典的光學顯微鏡中，可以分辨得最精細的細節(jié)，例如，半透明的微生物不能小于光學波長。使用與上述相同的糾纏光子技巧，可以對明顯小于波長的特征進行成像。在光刻和顯微術(shù)中，獲得更精細分辨率的傳統(tǒng)經(jīng)典途徑實際上是減小波長。但是在紫外和X射線尺度上制造成像元件非常困難。
此外，這種高頻光子會產(chǎn)生相當大的沖擊力，并會損壞要成像或?qū)懭氲奈矬w。采用新的量子旋鈕轉(zhuǎn)動完全克服了這一瓶頸。在圖5中，科學家們展示了干涉式量子光刻設(shè)備的示意圖。插圖表明量子糾纏特征比經(jīng)典特征窄，量子結(jié)構(gòu)也表現(xiàn)出周期的臨界減半，說明了低于經(jīng)典衍射極限的性能。
