用量子磁强计测量磁场矢量的最终理论精度极限
2020-07-22 13:43 来源： 互联网
7月14日，中国科技大学获悉，该大学的李传峰和项国勇院士与合作伙伴合作，在平行纠缠方案中，利用量子磁强计同时测量磁场矢量的三个分量，找到了平衡不同参数测量精度的最小校验法，并首次给出了同时测量磁场矢量三分量的理论精度极限。研究结果日前在国际著名的"物理评论快宝"上在线发表。
研究磁场测量的最高精度是量子磁强计的一个重要应用。在几十年的研究中，人们利用纠缠等量子资源，在磁场单个分量的测量中取得了最高的精度。然而，磁场是一个矢量，有三个分量，不同磁场分量的最优量子测量方案一般是不同的，在同时测量磁场矢量的三个分量时，会对不同参数的测量精度进行制衡。如何平衡不同磁场分量之间的精度平衡，其中磁场矢量测量的最终精度极限，能否实现，如何实现，这些都是量子精密测量理论中亟待解决的问题。
项国永等人发现，这种精确校核和平衡源于最优探针状态之间的不相容，并巧妙地将磁场三分量的测量精度与探针状态的不相容联系起来。最后，他们找到了平衡不同磁场分量精度的方法，得到了磁场矢量测量的最终理论精度极限。此外，研究小组进一步证明，可以达到精度极限，并构造了所需的最佳量子探针状态和最佳量子测量。
与以往侧重于测量单个磁场分量的量子磁强计相比，本研究回答了同时测量磁场矢量三个分量的最终精度极限，发现不同磁场分量的精确制衡的基本物理基础是量子探针态的不相容。
这一结果不仅解决了磁场矢量测量的最终精度极限问题，而且为解决其他多参数量子精度测量问题提供了一套新的方法。
责任编辑：七七
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