突破！量子磁力儀測量磁場矢量最終理論精度極限找到

每經(jīng)編輯 彭水萍

近日，中國科大官網(wǎng)信息顯示，該校郭光燦院士團(tuán)隊(duì)李傳鋒、項(xiàng)國勇研究組與合作者合作，在量子磁力儀同時(shí)測量磁場矢量三個(gè)分量的平行糾纏方案中，找到了平衡不同參數(shù)測量精度間的最小制衡方法，首次給出同時(shí)測量磁場矢量三分量的最終理論精度極限。研究成果日前在線發(fā)表在國際知名期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。

量子磁力儀研究磁場測量的最高精度，是量子精密測量的一個(gè)重要應(yīng)用。在數(shù)十年研究中，人們已經(jīng)能夠通過采用糾纏等量子資源在磁場單個(gè)分量測量中達(dá)到最高精度。但是磁場是一個(gè)矢量，有三個(gè)分量，不同磁場分量的最優(yōu)量子測量方案一般不同，在同時(shí)測量磁場矢量的三個(gè)分量時(shí)，不同參數(shù)的測量精度之間會(huì)有制衡。如何平衡不同磁場分量之間的精度制衡，磁場矢量測量的最終精度極限在哪里，是否能達(dá)到，如何達(dá)到，這些都是量子精密測量理論中亟待解決的問題。

項(xiàng)國勇等人發(fā)現(xiàn)這種精度制衡源于最優(yōu)探針態(tài)之間的不兼容性，并且巧妙的將磁場三個(gè)分量的測量精度與探針態(tài)的不兼容性建立聯(lián)系。最終他們找到了一種平衡不同磁場分量精度制衡的方法，得到了磁場矢量測量的最終理論精度極限。此外，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步證明了這個(gè)精度極限可以達(dá)到，并且構(gòu)造出了所需的最優(yōu)量子探針態(tài)和最優(yōu)量子測量。

量子磁力儀對(duì)磁場矢量三個(gè)分量同時(shí)測量的最終精度極限

相比于之前量子磁力儀集中研究測量單個(gè)磁場分量，該研究回答了磁場矢量三個(gè)分量同時(shí)測量的最終精度極限，并且發(fā)現(xiàn)了不同磁場分量精度制衡的底層物理是源自于量子探針態(tài)的不兼容性。

該成果不僅解決了磁場矢量測量的最終精度極限問題，也提供了一套解決其他多參數(shù)量子精密測量問題的新方法。

封面圖片來源：攝圖網(wǎng)