我科學家成功提升量子精密測量靈敏度

　　從清華大學獲悉，近日，該校交叉信息研究院孫麓巖副教授研究組與中國科學技術(shù)大學鄒長鈴研究員研究組合作，在超導(dǎo)量子系統(tǒng)中首次利用玻色量子糾錯編碼來提升量子精密測量的靈敏度，為未來量子精密測量和量子糾錯結(jié)合的研究提供了新思路。相關(guān)成果在線發(fā)表于《自然·通訊》期刊。

　　20世紀以來，測量精度的不斷提高促進了生物、醫(yī)學、天文、化學等各個領(lǐng)域的技術(shù)和研究的發(fā)展。測量精度每提高一個分貝，都可能推動研究的前沿，甚至可能開辟一個新的研究領(lǐng)域。

　　 在過去的幾年里，清華大學量子信息中心超導(dǎo)量子課題組一直致力于量子糾錯的研究。最近，他們開發(fā)了近似量子糾錯和量子躍遷跟蹤的方法，首次展示了通過近似玻色量子糾錯編碼來增強量子精密測量的精度。

　　 實驗樣品由一個超導(dǎo)量子比特分別和兩個微波諧振腔耦合組成，兩個微波諧振腔中壽命高的作為探測腔，壽命低的作為接收腔。實驗先將探測腔內(nèi)的光場態(tài)制備到不同光子態(tài)的疊加態(tài)上，該狀態(tài)是一個典型的奇異量子態(tài)；再用接收腔接收外界信號源發(fā)射的微波信號，通過兩個腔之間的相互作用，探測腔內(nèi)光場疊加態(tài)的相對相位會隨著時間積累；最后，通過讀取探測腔內(nèi)光場態(tài)的相位信息，可以測得接收腔內(nèi)微波信號強度。同時，在探測過程中，為了抵抗環(huán)境噪聲引起的接收腔內(nèi)光場疊加態(tài)的退相干影響，他們在單次實驗中多次使用了近似量子糾錯操作并能跟蹤錯誤發(fā)生的次數(shù)，從而增強了該量子精密測量方案可達到的測量靈敏度。

　　 該實驗是近年來首次將玻色量子糾錯碼用于增強量子精密測量的工作，證明了量子糾錯可以用于提升量子精密測量的性能。該方案可以擴展到離子阱系統(tǒng)和新興的量子聲學平臺。(記者鄧暉)