華中科大蔡建明教授團(tuán)隊(duì)提出突破標(biāo)準(zhǔn)量子極限的量子傳感新方法
1月6日,物理學(xué)院量子傳感與量子信息實(shí)驗(yàn)室蔡建明教授團(tuán)隊(duì)以“Dynamic framework for criticality-enhanced quantum sensing”為題在《物理評(píng)論快報(bào)》(Physical Review Letters)發(fā)表研究論文,提出一種量子臨界動(dòng)力學(xué)增強(qiáng)的量子傳感新方法。物理學(xué)院2017級(jí)博士生儲(chǔ)耀明為文章第一作者,2019級(jí)博士生余柏奕對(duì)本文有重要貢獻(xiàn),蔡建明教授、張少良副教授為論文的通訊作者。 發(fā)展基于量子資源的量子傳感與精密測(cè)量在現(xiàn)實(shí)世界有著極富前景的應(yīng)用,比如精確計(jì)時(shí)、引力波探測(cè)、高分辨率檢測(cè)等,如何利用量子資源突破標(biāo)準(zhǔn)量子極限測(cè)量精度則是這一領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。基于多體量子糾纏的量子傳感能突破標(biāo)準(zhǔn)量子極限(測(cè)量精度正比于1/sqrt(N), N為用于測(cè)量的粒子數(shù),如光子、原子、自旋的數(shù)目),實(shí)現(xiàn)海森堡極限精度的測(cè)量(測(cè)量精度正比于1/N,遠(yuǎn)高于經(jīng)典測(cè)量方法),然而在實(shí)驗(yàn)上制備多粒子糾纏態(tài)常常面臨著較大的挑戰(zhàn)。因而,發(fā)展能達(dá)到海森堡極限測(cè)量精度且在實(shí)驗(yàn)上易于實(shí)現(xiàn)的量子傳感新方法,便具有重要的意義。 在量子臨界點(diǎn)附近,體系的序參量通常具有發(fā)散的極化率,相鄰量子基態(tài)的可區(qū)分性也被明顯增強(qiáng),可利用量子臨界效應(yīng)實(shí)現(xiàn)海森堡極限精度的測(cè)量。然而,臨界點(diǎn)附近的量子基態(tài)高度復(fù)雜且難以直接制備,量子絕熱演化方案需要耗費(fèi)大量時(shí)間,因此這一方法依然面臨極大的挑戰(zhàn)。 |