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中国科学技术大学在分布式量子精密测量方面取得重要进展

 

 

中国科学技术大学教授潘建伟及其同事陈宇翱、徐飞虎等利用多光子量子纠缠在国际上首次实现分布式量子相位估计的实验验证，这为将来构建基于量子网络的高精度量子传感奠定基础。该成果于11月30日在国际学术知名期刊《自然·光子学》上在线发表。

分布式传感是一种可用于同时执行远程空间多个节点上精密测量任务的重要手段，在日常生活、科学研究和工程等领域有着广泛的应用。例如，该项技术可用于桥梁、飞机等大型结构的应力场分布和温度场分布的有效监测。随着量子技术的不断发展，传感技术也迈进了量子化时代。量子网络作为量子信息和量子计算的重要组成，在执行各类远程多节点任务中起着重要作用。当对多个空间分布的参量进行测量时，分布式量子传感能够实现超越经典统计极限的测量精度。然而，分布式量子传感面对的一个重要问题是：如何选择并制备能够实现对多个参量最优的测量精度的量子纠缠态。研究表明，对于某类分布式的最大纠缠态，理论上能够达到最优测量精度，即海森堡极限。

研究团队设计了最优的测量方案，基于多光子量子纠缠，通过操纵六光子干涉仪，实验演示了多个独立的相移及其平均值测量。实验结果显示，利用分布式纠缠态进行测量，其精度可以超越经典传感器的理论极限。基于光子纠缠和相干性组合的方案，研究团队进一步实验演示了多个空间相移的线性组合测量（参数数量总个数达到21个），与仅利用粒子纠缠的方案对比，该组合式方案不仅能够增加可测量参数数量，还能提高测量精度。

该项工作成功实现了多参量分布式量子传感的原理性实验验证，评估了不同纠缠结构情况下的测量精度，验证了纠缠结构对测量精度的增强效果，扩展了资源利用率和可测量的参量数量，朝分布式量子传感的实际应用迈出了重要一步。《自然·光子学》杂志的审稿人对该工作给予高度评价，称赞这是一项“重要的里程碑工作”（constitutes a significant milestone）。

由我校倡议并承办的“首届长三角研究型大学联盟创新创业论坛”在线上举行。

论坛以更高层次、更高水平、更高质量的开放合作为宗旨，以发挥研究型大学在区域科创资源协调共享中的作用为目标，合力探索“敢闯会创”创新型人才培养的机制体制，促进联盟高校创新创业教育经验共享、资源共享、成果共享。

论坛伊始，复旦大学常务副校长金力、上海交通大学校长林忠钦、南京大学校长吕建、浙江大学校长吴朝晖及中国科学技术大学校长包信和分别为论坛开幕寄语。

中国科学院院士、中国科学技术大学校长包信和在致辞中指出：“在这个充满创新创业机遇的时代里，我们要善于‘危’中寻‘机’，高校要进一步深化创新创业教育改革，完善创新创业教育培养体系，建立多元化、高层次创新创业教育师资队伍，把创新创业教育贯穿人才培养全过程，使每一位有志于创新创业的学子都能梦想成真。”

为进一步凝聚“长三角研究型大学联盟”各成员高校创新创业教育力量、交流分享智慧与经验、共建共享资源与条件，为长三角区域一体化发展战略提供创新源动力，论坛上，联盟各高校创新创业教育主管单位负责人共同签署了以“联动协同、资源共享、优势互补、共同发展”为理念的《合肥宣言》。