科研人员实现赶超海森堡极限精度量子精密测量

测量精度以量子力学为理论基础,力求在多种测量任务中实现测量精度超过经典测量极限。海森堡极限被认为是利用量子方法和资源所能达到的最终极限。

近年来，学术界提出了一种新的量子结构即量子不确定因果序。量子力学的叠加原理允许不同量子本征态之间的叠加，并允许两个事件处于两个相反时序的量子叠加上。这一新型的量子资源已被证实可以在特定的量子计算和量子通信任务中提供优势，而此前工作均是基于离散变量体系，未能直接应用于量子精密测量任务中。

李传锋、陈耕等设计了一种全新的杂化（hybrid）量子装置，即用一个离散量子比特控制光子两组连续变量的演化时序，实验实现了不确定因果序，从而实现了对演化产生的几何相位的超海森堡极限的精密测量，即测量的不确定度δＡ反比于独立演化过程的次数N的平方（δＡ1/N 2）。

该实验使用单个光子作为探针，不存在光子间的相互作用，且单次测量所需要的能量不超过单个光子的能量，从而实现了首个在规范化资源定义下超越海森堡极限的实验工作。在实际测量任务中,实验的成果能够直接转化为现实优势,即通过测试与确定因果关系的方法提高实验结果。

该实验对不确定因果和量子精密测量的理解均有重要影响。本研究利用光学显微镜观察了一系列具有特定形状的纳米颗粒，这些纳米颗粒在光学显微镜下呈现出各种不同的形状。

（编辑：银川站长网）

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