化工儀器網(wǎng)首頁>資訊中心>項目成果>正文

量子精密測量的理論研究取得系列新進(jìn)展！
2024年03月12日 13:38:32 來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：11762

近日，精密測量院量子可積系統(tǒng)研究組組長管習(xí)文研究員，聯(lián)合意大利科學(xué)院光學(xué)研究所博士后史海龍博士，北歐理論物理研究所楊晶研究員，在量子精密測量的理論研究方面取得系列新進(jìn)展。

　　【化工儀器網(wǎng) 項目成果】量子糾纏是一種奇怪的量子力學(xué)現(xiàn)象，處于糾纏態(tài)的兩個量子不論相距多遠(yuǎn)都存在一種關(guān)聯(lián)，其中一個量子狀態(tài)發(fā)生改變，另一個的狀態(tài)會瞬時發(fā)生相應(yīng)改變。愛因斯坦稱這一糾纏現(xiàn)象為“遠(yuǎn)距離的幽靈行動”，它是量子物理學(xué)的一個基本組成部分。量子糾纏在量子信息處理領(lǐng)域具有重要價值。深入理解量子糾纏在量子測量學(xué)中的角色對于設(shè)計高精度量子測量技術(shù)至關(guān)重要。
 
　　近日，精密測量院量子可積系統(tǒng)研究組組長管習(xí)文研究員，聯(lián)合意大利科學(xué)院光學(xué)研究所博士后史海龍博士，北歐理論物理研究所楊晶研究員，在量子精密測量的理論研究方面取得系列新進(jìn)展。
 
　　在傳統(tǒng)的量子相位估計任務(wù)中，與非糾纏態(tài)相比，研究表明利用GHZ型糾纏態(tài)能夠有效提高測量精度，將經(jīng)典散粒噪聲極限(Shot Noise Limit, SNL)提升至海森堡極限(Heisenberg Limit, HL)。
 
　　這一發(fā)現(xiàn)不僅讓研究團(tuán)隊認(rèn)識到糾纏是實現(xiàn)高精度量子測量的重要資源，同時也推動了對量子多體糾纏在度量學(xué)上理論描述的研究。然而，研究人員也發(fā)現(xiàn)在某些精密測量任務(wù)中，最優(yōu)量子態(tài)可能為非糾纏態(tài)。因此，深入理解量子精密測量中量子優(yōu)勢的來源是一項迫切需要解答的理論問題，尤其是針對超越量子相位估計任務(wù)的情況。
 
　　研究團(tuán)隊通過在獨立傳感器之間引入量子多體相互作用來實現(xiàn)廣義相位估計任務(wù)。推導(dǎo)出了量子費舍信息(Quantum Fisher Information, QFI)在任意動力學(xué)和初始狀態(tài)下增長的普適界限。QFI作為量子計量學(xué)的核心概念，能夠用于量化參數(shù)估計的精度。并通過將該界限應(yīng)用于廣義相位估計任務(wù)，并運(yùn)用著名的Lieb-Robinson界限處理具有局域短程相互作用的情形，證明了對于非糾纏初態(tài)以及局域且有能隙的哈密頓量的非簡并基態(tài)情況，QFI無法超越SNL。
 
　　這項證明闡明了初態(tài)糾纏和長程相互作用在廣義相位估計任務(wù)中實現(xiàn)量子增強(qiáng)傳感的重要性。并且還揭示了多體物理學(xué)、量子控制理論、量子混沌、算符增長以及量子混沌在量子計量學(xué)中的廣泛聯(lián)系。
 
　　此外，在《Physical Review B》發(fā)表的相關(guān)研究工作中，研究團(tuán)隊建立了QFI與兩體糾纏之間的確切關(guān)系，從而闡明了兩體糾纏在動力學(xué)編碼中的重要作用。然而，在測量過程中存在的兩體糾纏會顯著地降低了最終的測量精度。該研究闡述了這些結(jié)論有望在實驗可實現(xiàn)的腔磁系統(tǒng)中得到驗證。
 
　　同時，研究團(tuán)隊進(jìn)一步證明，在弱耦合區(qū)域內(nèi)，測量精度可以達(dá)到海森堡極限。在強(qiáng)耦合區(qū)域，量子臨界性能夠有效增強(qiáng)測量精度。這項工作揭示了糾纏在量子精密測量任務(wù)中的作用，同時也為臨界增強(qiáng)的量子精密測量研究提供了重要的啟發(fā)。
 
　　相關(guān)研究工作分別發(fā)表在物理學(xué)領(lǐng)域頂級期刊《Physical Review Letters》和該領(lǐng)域頗具影響的專業(yè)期刊《Physical Review B》上。
 
(資料來源：中國科學(xué)院精密測量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院)
關(guān)鍵詞

相關(guān)閱讀 Related Reading

查看更多+

  • 華中地區(qū)首個千萬級本草多組學(xué)成分庫正式發(fā)布

    近日，湖北時珍實驗室牽頭構(gòu)建的華中地區(qū)首個千萬級本草多組學(xué)成分庫正式發(fā)布。
    2025-06-27 10:58:44

  • 哈工大成功研制全球首臺四組傳熱管檢測機(jī)器人

    近日，全球首臺四足傳熱管檢測機(jī)器人已投入實際應(yīng)用，為核電設(shè)備的智能運(yùn)維提供了高效、可靠的解決方案。
    2025-06-26 15:53:06

  • 敢為科技獲基石資本數(shù)千萬融資 加碼能源電力智能監(jiān)測賽道

    武漢敢為科技完成數(shù)千萬人民幣融資，基石資本獨家投資。敢為科技憑借高精度光學(xué)感知與AI融合技術(shù)，打破國外壟斷，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于能源電力...
    2025-06-18 11:23:38

  • 山東出臺50條財政政策 進(jìn)一步支持民營經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展

    山東省財政廳印發(fā)《進(jìn)一步支持民營經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展若干財政政策》，提出了10個方面、50條具體的政策，為民營經(jīng)濟(jì)發(fā)展助力賦能。
    2025-06-17 10:36:14

  • 北京重點領(lǐng)域設(shè)備購置與更新改造貸款貼息政策更新

    近日，北京市發(fā)改委印發(fā)《關(guān)于開展重點領(lǐng)域設(shè)備購置與更新改造貸款貼息的實施方案》，進(jìn)一步加大對科技創(chuàng)新與研發(fā)等八大重點領(lǐng)域設(shè)備購置與...
    2025-06-16 11:30:28

  • 2025國家自然基金委與蓋茨基金會全球健康合作項目申報啟動

    近日，國家自然科學(xué)基金委員會(NSFC)與蓋茨基金會(GF)發(fā)布2025全球健康合作研究項目指南，在線申報接收期為2025年6月1...
    2025-06-16 10:15:59

版權(quán)與免責(zé)聲明

  • ①凡本網(wǎng)注明“來源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來源：化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
  • ②本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來源（非化工儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點和對其真實性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
  • ③如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請在作品發(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
科研助力 儀器優(yōu)選——化工儀器網(wǎng)夏季儀器采購節(jié)
關(guān)閉