中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)團(tuán)隊(duì)在量子精密測(cè)量領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重要突破

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的郭光燦院士團(tuán)隊(duì)在量子精密測(cè)量領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展。他們與香港大學(xué)的合作者李傳鋒和陳耕一起利用量子不確定因果序，實(shí)現(xiàn)了超越海森堡極限的量子精密測(cè)量，這一成果于5月1日發(fā)表在《自然-物理學(xué)》雜志上。

量子精密測(cè)量是將量子力學(xué)原理應(yīng)用于各種測(cè)量任務(wù)中，以達(dá)到超越經(jīng)典極限的測(cè)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)界提出了一種新的量子結(jié)構(gòu)，稱為量子不確定因果序。這種新型的量子資源已經(jīng)在特定的量子計(jì)算和量子通信任務(wù)中被證實(shí)具有優(yōu)勢(shì)，但以前的研究都是基于離散變量體系，尚未直接應(yīng)用于量子精密測(cè)量任務(wù)。

為了解決這個(gè)問題，李傳鋒、陳耕等人設(shè)計(jì)了一種全新的雜化量子裝置，成功實(shí)現(xiàn)了不確定因果序。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在實(shí)驗(yàn)演示的范圍內(nèi)，這種新方法獲得了對(duì)確定因果序方法理論上最高的測(cè)量精度，即超越了海森堡極限的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，并且實(shí)驗(yàn)結(jié)果接近理論上的超海森堡極限。

該實(shí)驗(yàn)使用單個(gè)光子作為探針，并且光子之間不存在相互作用。此外，單次測(cè)量所需的能量不超過單個(gè)光子的能量。因此，這是首次在規(guī)范化資源定義下實(shí)現(xiàn)超越海森堡極限的實(shí)驗(yàn)工作。實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對(duì)于確定因果序方法的提升，可以直接轉(zhuǎn)化為實(shí)際測(cè)量任務(wù)中的實(shí)際優(yōu)勢(shì)。

研究人員認(rèn)為，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)對(duì)于不確定因果序和量子精密測(cè)量的理解都具有重要影響。