記者1月10日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校郭光燦院士領(lǐng)導(dǎo)的中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在量子精密測量方向取得重要進(jìn)展。該實(shí)驗(yàn)室李傳鋒、陳耕等人設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種全新的量子弱測量方法，實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了海森堡極限精度的單光子克爾效應(yīng)測量，這是國際上首個(gè)在實(shí)際測量任務(wù)中達(dá)到海森堡極限精度的工作，可利用的光子數(shù)達(dá)到10萬個(gè)。研究成果日前發(fā)表在國際權(quán)威期刊《自然·通訊》上。

量子精密測量是量子信息科學(xué)中新發(fā)展起來的一個(gè)重要方向，旨在利用量子資源和效應(yīng)實(shí)現(xiàn)超越經(jīng)典方法的測量精度。該領(lǐng)域之前的一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)是，利用多光子糾纏態(tài)作為探針，可以實(shí)現(xiàn)海森堡極限精度的光相位測量。原則上來說，海森堡極限的測量精度可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于經(jīng)典測量方法。由于實(shí)驗(yàn)上很難制備光子數(shù)大于10的糾纏態(tài)，這種方法可以原理上演示超越標(biāo)準(zhǔn)量子極限的可能性，卻尚不具有實(shí)際的測量能力。因而，設(shè)計(jì)一種可實(shí)際應(yīng)用的并且達(dá)到海森堡極限的量子精密測量技術(shù)是學(xué)術(shù)界長期以來努力的方向。

李傳鋒研究組摒棄常規(guī)思路，把制備混態(tài)探針和測量虛部弱值技術(shù)相結(jié)合，實(shí)驗(yàn)上成功地達(dá)到了海森堡極限精度，并用來測量單個(gè)光子在商用光子晶體光纖中引起的克爾效應(yīng)。這種方法無需利用糾纏等量子資源，所用探針來源于常規(guī)的激光脈沖，從而擺脫了光子數(shù)的限制。研究組在實(shí)驗(yàn)上利用了含有約10萬個(gè)光子的激光脈沖，比此前經(jīng)典方法測量的最高精度提高了兩個(gè)量級(jí)。

（原標(biāo)題：海森堡極限的量子精密測量首次實(shí)現(xiàn)）