華東師范大學物理與電子科學學院張可燁教授團隊與上海交通大學張衛(wèi)平教授合作，在量子精密測量理論研究方面取得重要進展。相關成果以 Enhanced Quantum Metrology with Non-Phase-Covariant Noise 為題，于2024年8月27日發(fā)表于物理學頂級期刊 Physical Review Letters 上。
《Physical Review Letters》 刊登張可燁教授團隊用噪聲增強量子精密測量的科研成果
量子精密測量，作為一項利用量子特性顯著提升測量精度的前沿技術，一直面臨著環(huán)境噪聲的阻礙。傳統(tǒng)觀念認為，環(huán)境噪聲會侵蝕測量裝置的量子特性，從而限制量子優(yōu)勢的展現(xiàn)。而實現(xiàn)量子測量裝置與環(huán)境的絕對隔離卻代價高昂，這制約著量子精密測量研究向?qū)嶋H應用領域的拓展。
他們的最新研究成果顛覆了這一傳統(tǒng)認知，揭示了有些類型的環(huán)境噪聲非但無害，反而能夠成為提升量子測量精度的催化劑，甚至能夠使噪聲輔助下的測量精度超越無噪聲環(huán)境下的理想極限。以磁場量子傳感為例，他們深入剖析了這類“有益噪聲”的特征及其促進量子精密測量的原理，證明了噪聲是可以輔助量子比特在磁場強度和方向的傳感上實現(xiàn)靈敏度的顯著提升，甚至突破量子極限的束縛。
利用非相位諧變噪聲提高磁場量子傳感器精度的示意圖
這一發(fā)現(xiàn)將促使我們重新審視環(huán)境噪聲在量子精密測量、量子計算以及量子通信等量子技術領域中的角色定位。它預示著，通過巧妙地利用和管理環(huán)境噪聲，我們可以放寬對量子優(yōu)勢展現(xiàn)條件的苛刻要求，為量子技術的實用化別辟蹊徑。
該研究成果近期發(fā)表于 Physical Review Letters 133, 090801 （2024），物理與電子科學學院博士研究生彭家鑫為論文第一作者，張可燁教授和上海交通大學張衛(wèi)平教授為論文共同通訊作者。研究工作獲國家科技創(chuàng)新2030—“量子通信與量子計算機”重大項目和國家自然科學基金委的支持。
附：
論文鏈接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.133.090801
來源｜物理與電子科學學院、科技處 編輯｜蔣萱 編審｜郭文君
