记者1月4日从中科大获悉，该校郭光灿院士团队李传锋、项国勇研究组与香港中文大学袁海东教授合作，在量子精密测量实验中同时实现三个参数达到海森堡极限精度的测量，测量精度比经典方法提高13.27分贝。该成果1月1日在线发表于《科学进展》。
量子精密测量是量子信息科学中新发展起来的重要方向之一，旨在利用量子资源和效应实现超越经典方法的测量精度。该领域之前的重要发现是，利用多光子纠缠态作为探针，可以实现海森堡极限精度的光相位测量。在这种情况下，测量精度可以反比于探针所含的光子数N，而经典的测量方法精度只能反比于根号下N，也就是通常说的标准量子极限。原则上来说，在N很大的时候，海森堡极限的测量精度可以远远高于经典测量方法。
单参数量子精密测量是量子精密测量中最简单的问题，近年来在引力波探测等问题中有了重要应用。但多参数量子精密测量比单参数测量要复杂得多，因为每个参数的最优测量方案一般不兼容，参数之间存在精度制衡。如何减少参数之间的精度制衡以实现多参数同时最优测量，是多参数量子精密测量的最重要问题之一。
项国勇等人近年来着力解决多参数量子精密测量中的精度制衡问题，在实验上发展了集体测量技术，减小量子态测量和量子定向中的精度制衡问题；彻底优化了量子纠缠探针态，获得磁场矢量测量的最小精度制衡。为了完全消除参数之间的精度制衡，他们将单参数测量实验中控制增强的次序测量技术应用到多参数测量中，通过调控量子系统动力学演化，完全解决量子比特幺正演化算法中三个参数之间的精度制衡问题，实现三个参数同时达到海森堡极限的最优测量。
这项成果对于推动量子精密测量与海森堡不确定性关系交叉发展具有重要意义，相关技术在实际测量中具有重要潜在应用价值。（通讯员 桂运安 记者 汪乔）
