中國科大實現(xiàn)噪聲適應(yīng)的量子精密測量
中國科學院院士、中國科學技術(shù)大學教授郭光燦團隊在量子相干和量子精密測量研究中取得新進展。該團隊李傳鋒、黃運鋒研究組與英國合作者在線性光學系統(tǒng)中實驗驗證了糾纏態(tài)的相干性對橫向噪聲的適應(yīng)性，并進一步驗證在橫向噪聲中糾纏態(tài)探針的量子測量精度仍可超越標準量子極限。該項研究成果11月1日發(fā)表在國際物理學期刊《物理評論快報》上�！� EH2a
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量子信息技術(shù)通過對量子態(tài)的操控實現(xiàn)信息的安全傳輸和存儲、高效獲取和運算等，然而量子系統(tǒng)不可避免地會與環(huán)境相互作用而引入噪聲，導致量子態(tài)非常脆弱。如何抵抗噪聲是目前可擴展量子信息技術(shù)的核心問題之一。主動反饋和量子糾錯是很有前景的方案，但是過多的資源消耗使它們目前還難以實現(xiàn)。還有一種高效且方便的途徑是被動噪聲控制，它可以通過巧妙地利用量子態(tài)對特定噪聲的適應(yīng)性來實現(xiàn)。 z c4l{+3
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李傳鋒、黃運鋒等人采用高效可控的線性光學系統(tǒng)研究了糾纏態(tài)的量子相干性和精密測量對橫向噪聲（噪聲和探針工作方向相垂直）的適應(yīng)性。研究組首先驗證了四光子GHZ糾纏態(tài)在橫向噪聲下相干性的凍結(jié)現(xiàn)象，同時還觀測到GHZ糾纏態(tài)在噪聲中演化時量子Fisher信息量也保持不變，這意味著將其應(yīng)用于參數(shù)估計時測量精度將不會隨噪聲增加而衰減。研究組進一步考慮更實際的情況，將噪聲與信號同時作用在探針上，結(jié)果表明即使噪聲強度與信號相同，實驗中制備出的多光子GHZ糾纏態(tài)探針在光子數(shù)達到6時仍可超越標準量子極限（經(jīng)典物理系統(tǒng)所能達到的極限），展示了噪聲適應(yīng)的量子精密測量方案的優(yōu)越性。當然實驗結(jié)果也證實在噪聲平行的情況下，GHZ糾纏態(tài)探針將不會展現(xiàn)任何量子優(yōu)勢。 <^v-y)%N:A
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該項工作展示了被動噪聲控制的可行性，在抗噪聲量子精密測量的研究中邁出重要一步，有助于設(shè)計出更高效的抗噪聲方案。 |Js?@
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噪聲適應(yīng)的量子精密測量實驗裝置圖和實驗結(jié)果圖。結(jié)果展示測量精度超越了標準量子極限（SQL）。 ?K9zTas@
論文的第一作者為中科院量子信息重點實驗室特任副研究員張超。該研究得到科技部、國家基金委、中科院、安徽省和量子信息與量子科技前沿協(xié)同創(chuàng)新中心的支持。 |(Q !$
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論文鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.123.180504
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