中國科大在量子精密測量的研究中取得重要進(jìn)展

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量子不確定因果序的示意圖。藍(lán)色和紅色路線經(jīng)過兩個門的時序不同且處于量子疊加態(tài)。　中國科大供圖

中新網(wǎng)合肥5月6日電(記者 吳蘭)記者6日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校郭光燦院士團(tuán)隊在量子精密測量的研究中取得重要進(jìn)展，該團(tuán)隊李傳鋒、陳耕等人與香港大學(xué)同行合作，利用量子不確定因果序，實現(xiàn)了超越海森堡極限精度的量子精密測量。

5月1日，相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然-物理學(xué)》。

量子精密測量致力于把量子力學(xué)原理運用到各種測量任務(wù)中以實現(xiàn)超過經(jīng)典極限的測量精度。海森堡極限被認(rèn)為是利用量子方法和資源所能達(dá)到的最終極限。

近年來，學(xué)術(shù)界提出一種新的量子結(jié)構(gòu)，即量子不確定因果序。這樣一種新型的量子資源已經(jīng)被證實可以在特定的量子計算和量子通信任務(wù)中提供優(yōu)勢，然而此前工作都是基于離散變量體系，未能直接應(yīng)用于量子精密測量任務(wù)中。

李傳鋒、陳耕等人設(shè)計了一種全新的雜化量子裝置，實驗實現(xiàn)了不確定因果序。實驗結(jié)果表明，這種新方法在實驗演示的范圍內(nèi)獲得了對確定因果序方法理論上的最高測量精度，即海森堡極限的絕對優(yōu)勢，實驗結(jié)果逼近了理論上的超海森堡極限。

該實驗使用單個光子作為探針，不存在光子間的相互作用，且單次測量所需要的能量不超過單個光子的能量，從而實現(xiàn)了首個在規(guī)范化資源定義下超越海森堡極限的實驗工作。實驗實現(xiàn)的相對于確定因果序方法的提升，可以直接轉(zhuǎn)化為在實際測量任務(wù)中的現(xiàn)實優(yōu)勢。

研究人員認(rèn)為，該實驗對不確定因果序和量子精密測量的理解均帶來了重要影響。