IT之家 8 月 21 日消息，近日，合肥國家實驗室 / 深圳國際量子研究院俞大鵬、徐源研究員課題組，聯(lián)合合肥國家實驗室 / 中國科學技術大學鄒長鈴教授等研究團隊，在基于超導量子線路系統(tǒng)的量子精密測量領域取得了重要突破性實驗進展。
聯(lián)合研究團隊在高品質(zhì)因子的超導微波諧振腔中成功制備了高達 100 個光子的?？藨B(tài)，并在此基礎上實現(xiàn)了接近海森堡極限的量子增強精密測量技術，展示了大光子?？藨B(tài)（Fock states）在高精度量子探測中的優(yōu)勢，為高精度量子測量技術的發(fā)展開辟了新道路。
相關研究成果以“Quantum-enhanced metrology with large Fock states”為題于 2024 年 8 月 20 日在線發(fā)表在國際學術期刊《自然?物理》（Nature Physics）上。
據(jù)合肥國家實驗室官方介紹：
經(jīng)典的測量方法往往受限于標準量子極限的制約，其測量精度很難進一步提升。而量子力學提供了超越這一極限的潛力，其測量精度原則上可以達到量子力學框架下的最高精度極限，也就是海森堡極限。
相比于標準量子極限，其測量精度增益正比于系統(tǒng)粒子數(shù)的平方根。然而，在實際的應用中，想要達到海森堡極限，如何有效地操控和測量大規(guī)模的非經(jīng)典量子態(tài)仍然是一項重要的實驗挑戰(zhàn)。
為了攻克這些難題，聯(lián)合研究團隊巧妙利用單個簡諧振子或玻色模式中的大光子數(shù)?？藨B(tài)，成功實現(xiàn)了硬件高效的、超越標準量子極限的高精度探測。
在該研究工作中，研究人員在超導量子比特的輔助下開發(fā)出一種玻色模式光子數(shù)濾波器的量子控制方法，在高品質(zhì)因子的超導微波諧振腔中高效制備出高達 100 個光子的?？藨B(tài)，遠超過之前?？藨B(tài)的光子數(shù)，刷新了該領域的世界紀錄。
在此基礎上，研究人員充分利用這些非經(jīng)典?？藨B(tài)的量子特性，實現(xiàn)對微波電磁場的微小位移或相移變化的高靈敏度探測，測量精度增益超越標準量子極限高達 14.8dB，逼近海森堡極限，達到了國際先進水平。
該研究工作得到了廣東省科技廳、深圳市科創(chuàng)委、國家自然科學基金委，合肥國家實驗室等的支持。
IT之家附論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41567-024-02619-5
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