物理學重要進展 陸研究達海森堡極限精度量子測量

根據大陸《科技日報》報導，中國科學技術大學郭光燦院士團隊在量子精密測量的研究中有重要進展，該團隊與香港大學合作，兩邊團隊利用量子不確定因果序進行實驗，其實驗實現海森堡極限精度的單光子克爾效應測量，這是國際上首次有研究在實際測量中達到海森堡極限精度。相關成果已在本月初，發表於《自然-物理學》。

事實上，量子精密測量致力於把物理上量子力學原理運用到各種測量任務中，用來實現超過經典極限的測量精度。而海森堡極限則被認為是利用量子方法和資源所能達到的最終極限。基本上，海森堡極限的測量精度可以遠遠高於經典測量方法。

由於實驗上很難製備光子數大於10的糾纏態，這種方法可以原理上演示超越標準量子極限的可能性，在此之前卻尚未具有實際的測量能力。因此，設計一種可實際應用並能達到海森堡極限的量子精密測量技術是學術界長期以來的努力方向。

此次，研究團隊設計了一種全新的雜化量子裝置，把製備混態探針和測量虛部弱值技術相結合，實驗上成功地達到了海森堡極限精度，並用來此裝置來測量單個光子在商用光子晶體光纖中所引起的克爾效應。這種方法不需利用糾纏等相關量子資源，所用探針來源於常規的激光脈衝，進而擺脫光子數的限制。在實驗上研究團隊利用了含有約10萬個光子的激光脈衝，相較此前經典方法測量的最高精度提高了兩個量級。

研究團隊認為，「該實驗對不確定因果序和量子精密測量的理解均帶來了重要影響」。