記者從中國(guó)科大獲悉，該校郭光燦院士團(tuán)隊(duì)李傳鋒、項(xiàng)國(guó)勇研究組與合作者合作，在量子磁力儀同時(shí)測(cè)量磁場(chǎng)矢量三個(gè)分量的平行糾纏方案中，找到了平衡不同參數(shù)測(cè)量精度間的最小制衡方法，首次給出同時(shí)測(cè)量磁場(chǎng)矢量三分量的最終理論精度極限。研究成果于日前在線發(fā)表在國(guó)際知名期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。

量子磁力儀研究磁場(chǎng)測(cè)量的最高精度，是量子精密測(cè)量的一個(gè)重要應(yīng)用。在數(shù)十年研究中，人們已經(jīng)能夠通過采用糾纏等量子資源在磁場(chǎng)單個(gè)分量測(cè)量中達(dá)到最高精度。但是磁場(chǎng)是一個(gè)矢量，有三個(gè)分量，不同磁場(chǎng)分量的最優(yōu)量子測(cè)量方案一般不同，在同時(shí)測(cè)量磁場(chǎng)矢量的三個(gè)分量時(shí)，不同參數(shù)的測(cè)量精度之間會(huì)有制衡。如何平衡不同磁場(chǎng)分量之間的精度制衡，磁場(chǎng)矢量測(cè)量的最終精度極限在哪里，是否能達(dá)到，如何達(dá)到，這些都是量子精密測(cè)量理論中亟待解決的問題。

項(xiàng)國(guó)勇等人發(fā)現(xiàn)這種精度制衡源于最優(yōu)探針態(tài)之間的不兼容性，并且巧妙的將磁場(chǎng)三個(gè)分量的測(cè)量精度與探針態(tài)的不兼容性建立聯(lián)系。最終他們找到了一種平衡不同磁場(chǎng)分量精度制衡的方法，得到了磁場(chǎng)矢量測(cè)量的最終理論精度極限。此外，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步證明了這個(gè)精度極限可以達(dá)到，并且構(gòu)造出了所需的最優(yōu)量子探針態(tài)和最優(yōu)量子測(cè)量。

相比于之前量子磁力儀集中研究測(cè)量單個(gè)磁場(chǎng)分量，該研究回答了磁場(chǎng)矢量三個(gè)分量同時(shí)測(cè)量的最終精度極限，并且發(fā)現(xiàn)了不同磁場(chǎng)分量精度制衡的底層物理是源自于量子探針態(tài)的不兼容性。

該成果不僅解決了磁場(chǎng)矢量測(cè)量的最終精度極限問題，也提供了一套解決其他多參數(shù)量子精密測(cè)量問題的新方法。