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科學(xué)家實(shí)現(xiàn)三參數(shù)同時(shí)達(dá)到海森堡極限的量子精密測(cè)量 測(cè)量精度更高

2021-01-05 08:27:37來源:科技日?qǐng)?bào)  

記者中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉,該校郭光燦院士團(tuán)隊(duì)李傳鋒、項(xiàng)國勇研究組與香港中文大學(xué)袁海東教授合作,在量子精密測(cè)量實(shí)驗(yàn)中同時(shí)實(shí)現(xiàn)三個(gè)參數(shù)達(dá)到海森堡極限精度的測(cè)量,測(cè)量精度比經(jīng)典方法提高13.27分貝。該成果1月1日在線發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》上。

單參數(shù)量子精密測(cè)量是量子精密測(cè)量中最簡單的問題,近年來在引力波探測(cè)等問題中有了重要應(yīng)用。但多參數(shù)量子精密測(cè)量比單參數(shù)測(cè)量要復(fù)雜得多,因?yàn)槊總€(gè)參數(shù)的最優(yōu)測(cè)量方案一般不兼容,參數(shù)之間存在精度制衡。如何減少參數(shù)之間的精度制衡以實(shí)現(xiàn)多參數(shù)同時(shí)最優(yōu)測(cè)量,是多參數(shù)量子精密測(cè)量的最重要問題之一。

項(xiàng)國勇等人近年來著力解決多參數(shù)量子精密測(cè)量中的精度制衡問題,在實(shí)驗(yàn)上發(fā)展了集體測(cè)量技術(shù),減小量子態(tài)測(cè)量和量子定向中的精度制衡問題;徹底優(yōu)化了量子糾纏探針態(tài),獲得磁場(chǎng)矢量測(cè)量的最小精度制衡。為了完全消除參數(shù)之間的精度制衡,他們將單參數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)中控制增強(qiáng)的次序測(cè)量技術(shù)應(yīng)用到多參數(shù)測(cè)量中,通過調(diào)控量子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)演化,完全解決量子比特幺正演化算法中三個(gè)參數(shù)之間的精度制衡問題,實(shí)現(xiàn)三個(gè)參數(shù)同時(shí)達(dá)到海森堡極限的最優(yōu)測(cè)量。

這項(xiàng)成果對(duì)于推動(dòng)量子精密測(cè)量與海森堡不確定性關(guān)系交叉發(fā)展具有重要意義,相關(guān)技術(shù)在實(shí)際測(cè)量中具有重要潛在應(yīng)用價(jià)值。(吳長鋒)

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