我国科学家首次实现海森堡极限的量子精密测量

本文摘要：记者从中国科技大学获悉，该校郭光灿院士团队近期在量子精密测量方向取得最重要进展，团队成员李传锋、陈耕等人设计构建了全新的量子弱测量方法，构建了海森堡无限精度的单光子克尔效应测量。这是世界上第一项实际测量任务超过海森堡无限精度的工作，可利用的光子数超过10万个。国际权威学术期刊《自然通信》前几天公开发表了这个成果。 量子精密测量是量子信息科学最重要的方向，目的是利用量子资源和效果打破古典方法的测量精度。

记者从中国科技大学获悉，该校郭光灿院士团队近期在量子精密测量方向取得最重要进展，团队成员李传锋、陈耕等人设计构建了全新的量子弱测量方法，构建了海森堡无限精度的单光子克尔效应测量。这是世界上第一项实际测量任务超过海森堡无限精度的工作，可利用的光子数超过10万个。国际权威学术期刊《自然通信》前几天公开发表了这个成果。

量子精密测量是量子信息科学最重要的方向，目的是利用量子资源和效果打破古典方法的测量精度。该领域以前最重要的发现之一是以多光子纠缠针，构筑海森堡无限精度的光振幅测量。

但是，由于实验中光子数不足10的纠缠状态很难取出，这种方法原理上可以显示打破标准量子的无限可能性，但是没有实际的测量能力。最近，李传锋研究组的创造性构想，新设计了标准测量方案。他们结合混态探针和测量虚弱部分的弱值技术，实验顺利超过了海森堡的无限精度，可以测量单个光子在商用光子晶体光纤中引起的克尔效应。

该方法需要利用纠缠等量子资源，使用的探针来源于传统的激光脉冲，从而摆脱了光子数量的允许。实验中，研究组利用含有约10万个光子的激光脉冲，测量商用光子晶体光纤的单光子克尔系数精度超过10-10弧度，比以前古典方法测量的最低精度提高了2个水平。

该研究成果显示了量子精密测量的技术优势，实验中光子的利用率约为16%。下一步，研究组将了解如何提高光子利用率。

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