“超海森堡极限”！中科院联合团队突破量子测量精度极限

海森堡尺度，以粒子数量为单位的N-1或以演化时间为单位的T-1为尺度，是量子计量学的一个基本极限。T-1当中的1是不同测量方法优劣的最重要标准精度增长阶数。然而科学家发现，在多体相互作用或含时演化的情况下，时间尺度的T-1是可以超越的，称为“超海森堡极限”。但海森堡尺度既然已经是极限，“超海森堡极限”是否真的能超越海森堡尺度？这在科学界仍然存在争议。

不同的尺度实际上都可以看作是海森堡不确定性关系的表现。虽然在单参数量子计量学中只有一个最佳尺度，但对于多个参数的估计，不同的尺度可以共存，这可以用多个海森堡不确定性关系来表征。

近日，中国科学院量子信息重点实验室，中国科学院量子信息与量子科技创新研究院，与香港中文大学机械与自动化工程学系在量子精密测量实验中，首次实现了两个参数同时分别达到“超海森堡极限”和海森堡极限的最优测量。

研究团队通过场的幅值和频率的同时估计证明了两种不同标度的共存，其中由两个海森堡不确定度关系表征的最佳精度的标度为 分别为T-1和T-2（以标准差计）。

研究表明，两个海森堡不确定性关系的同时饱和可以通过最优协议来实现，该协议准备最优的探测状态，实现最优的控制，并进行最优的测量。该最优协议在一个光学平台上实验实现，演示了同时实现两个海森堡不确定性关系的饱和，控制次数多达5次。

作为首次演示同时实现两种不同的海森堡标度，此次研究加深了对精度极限与不确定性关系之间联系的理解，在多参数量子估计的实际应用中具有广泛的意义。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

信息来源：

中国科技大学官方网站

论文链接：

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.070503