本报讯 日前，中科大郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室在量子精密测量方向取得重要进展，该实验室李传锋、陈耕等人设计并实现了一种全新的量子弱测量方法，实现了海森堡极限精度的单光子克尔效应测量，这是国际上首个在实际测量任务中达到海森堡极限精度的工作，可利用的光子数达到十万个。成果1月8日发表在著名期刊《自然·通讯》上。
量子精密测量是量子信息科学中新发展起来的一个重要方向，旨在利用量子资源和效应实现超越经典方法的测量精度，通过该技术可以实现新一代定位导航、激光制导、水下定位、医学检测等。比如，有了加速度的量子精密测量技术，潜艇下海之后可以精确导航，在海底下不会迷失方向；用先进的量子精密测量技术，甚至可以“看清”单个细胞的性质是否发生变化。
在量子精密测量领域，科学家此前发现利用多光子纠缠态作为探针，能够实现海森堡极限精度的光相位测量。然而，这种方法可以原理上演示超越标准量子极限的可能性，并不具有实际测量能力。量子弱测量概念1988年被提出后，广泛应用于各类高精密测量中。但最新研究发现，标准的弱测量并不具有本质提高测量精度的能力，其测量精度被限制在标准量子极限的范围内。
设计一种可实际应用且达到海森堡极限的量子精密测量技术，是学术界长期努力的方向。李传锋研究组摒弃常规思路，对标准弱测量方案进行重新设计。他们把制备混态探针和测量虚部弱值技术相结合，实验上成功地达到了海森堡极限精度。这种方法无需利用纠缠等量子资源，所用探针来源于常规激光脉冲，从而摆脱了光子数的限制。研究组在实验上利用了含有约十万个光子的激光脉冲，比此前经典方法测量的最高精度提高了两个量级。（记者 桂运安）
