【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授郭光燦團(tuán)隊(duì)在量子精密測(cè)量研究中取得新進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)李傳鋒、項(xiàng)國勇研究組與香港中文大學(xué)教授袁海東在一般非對(duì)易信道參數(shù)測(cè)量中，通過量子控制主動(dòng)調(diào)控非對(duì)易的量子信道，以海森堡精度實(shí)現(xiàn)一般非對(duì)易信道參數(shù)的測(cè)量。該研究成果于7月26日在線發(fā)表在期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。
精密測(cè)量是科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)前，傳統(tǒng)精密測(cè)量技術(shù)中進(jìn)的激光干涉引力波天文臺(tái)(LIGO)已經(jīng)達(dá)到了傳統(tǒng)方法的精度極限，受到了標(biāo)準(zhǔn)量子精度極限(也稱散粒噪聲極限)的限制。新一代量子精密測(cè)量技術(shù)可以打破傳統(tǒng)方法中的散粒噪聲限制，可以達(dá)到海森堡精度極限。目前這種量子精密測(cè)量技術(shù)已經(jīng)在簡單對(duì)易信道(參數(shù)取不同值時(shí)對(duì)易的信道稱為對(duì)易信道)條件下的光學(xué)相位測(cè)量實(shí)驗(yàn)中成功實(shí)現(xiàn)。但是，實(shí)際測(cè)量任務(wù)中，信道對(duì)易的條件一般并不滿足，非對(duì)易信道(參數(shù)取不同值時(shí)不對(duì)易的信道)無處不在，例如物體方向測(cè)量、量子陀螺儀、量子門層析等。然而，非對(duì)易信道的量子精密測(cè)量具有迥異于對(duì)易信道測(cè)量的特點(diǎn)，例如量子精密測(cè)量的直接順序測(cè)量方法可以在對(duì)易信道中達(dá)到海森堡精度極限，但是在非對(duì)易信道中的精度甚至達(dá)不到傳統(tǒng)方法中的散粒噪聲精度極限。
項(xiàng)國勇等人在實(shí)驗(yàn)中通過引入量子控制把非對(duì)易的量子信道調(diào)控為對(duì)易量子信道，在上實(shí)現(xiàn)對(duì)一般非對(duì)易信道參數(shù)測(cè)量中達(dá)到海森堡精度極限。然而這里的控制一般需要自適應(yīng)更新得到，他們從理論上找到了自適應(yīng)無需更新的特殊時(shí)間點(diǎn)，這進(jìn)一步提高了實(shí)驗(yàn)的擴(kuò)展性，在光學(xué)體系下成功完成了八次控制增強(qiáng)的順序測(cè)量，實(shí)驗(yàn)精度趨于海森堡精度極限。此外，他們還找到了這種方法的直觀物理圖像，揭示了順序測(cè)量中每份資源中的有效信息是如何相干積累的，確定了量子控制在調(diào)控這些有效信息相干相長積累過程中的作用。
相比于以前測(cè)量對(duì)易信道參數(shù)精密測(cè)量的實(shí)驗(yàn)工作，該工作為一般信道參數(shù)測(cè)量達(dá)到海森堡精度極限開辟了道路，也發(fā)展了利用量子控制調(diào)控量子信道從而提高量子精密測(cè)量精度的新方向。
論文的作者為中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副研究員侯志博，通訊作者為項(xiàng)國勇和袁海東。該項(xiàng)研究得到科技部、國家自然科學(xué)基金委、中科院和教育部的支持。
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