突破！我国科学家首次在固态体系实现突破标准量子极限的磁测量

精密测量，在科学的各个领域都起着至关重要的作用。量子计量中纠缠传感器的使用，将精度极限由标准量子极限(SQL)提高到海森堡极限(HL)。

到目前为止，大多数实验都是在极端条件下隔离良好的传感器上进行的。然而，由于纯量子态和纠缠量子态的制备和生存的内在复杂性，在环境条件下的固体自旋系统中尚未实现。

在一项最新研究中，中国科学技术大学的中国科学院微观磁共振重点实验室杜江峰、石发展等人展示了一个完整的干涉仪序列击败SQL使用一个杂化多自旋系统，即氮空位(NV)缺陷金刚石。

干涉仪序列从一个确定的关节初始化开始，经历多个自旋的纠缠和解纠缠，最后以射影测量结束。特别是在室温下首次实现了NV负态、NV电子自旋和两个核自旋的确定性和联合初始化。

通过最优控制，非局部门被实现，估计保真度超过阈值，用于容错量子计算。结合这些技术，研究人员们实现了双自旋干涉，相位灵敏度为1.79 \pm 0.06 dB，超过SQL和三自旋2.77 \pm 0.10 dB。

利用双量子比特对真实磁场的测量，其灵敏度突破了标准量子极限0.87dB。

这一成果所采用的技术有很多实际的应用，对于NV色心在生命科学、凝聚态物理等领域的应用有重要推动作用，有助于新现象新规律的发现。

该成果以“Beating the Standard Quantum Limit under Ambient Conditions with Solid-State Spins”为题，发表在近期Science Advances上。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料：https://advances.sciencemag.org/content/7/32/eabg9204