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在量子傳感領域取得新進展

來源: 上海自動化儀表三廠 >> 進入該公司展臺 2025/07/09 10:02:04 已瀏覽:
導讀:電子科技大學研究團隊在量子傳感領域取得新進展

      7月8日下午,電子科技大學基礎與前沿研究Abolfazl Bayat 教授帶領研究團隊在量子傳感領域取得了新進展,相關研究成果以題為“Overcoming Quantum /WWW.SHHZY3.CN/Metrology Singularity through Sequential Measurements”的論文發(fā)表于中科一區(qū)Top期刊《Physical Review Letters》。2021級博士研究生楊曜菱為論文*作者,Abolfazl Bayat 教授為通訊作者,電子科技大學基礎與前沿研究為論文*單位。
  利用量子力學實現(xiàn)未知參數(shù)的精密估計,是當前科學研究的前沿熱點,在基礎科學探索和實際應用領域都發(fā)揮著關鍵作用。盡管單參數(shù)估計的理論框架已較為完善,但實際應用往往涉及同時估計多個未知參數(shù),這極大增加了問題的復雜性,帶來了嚴峻的理論和實踐挑戰(zhàn)。
 
  為有效解決多參數(shù)量子傳感問題,研究人員們通常采用Fisher信息矩陣為基礎的數(shù)學框架作為理論支撐。然而,當Fisher信息矩陣變得奇異(即不可逆)時,將直接導致參數(shù)估計難以進行。這種奇異性可能由以下原因引起:(一)現(xiàn)實中本應彼此獨立的未知參數(shù),在量子探針的編碼過程中可能產(chǎn)生關聯(lián);(二)測量得到的數(shù)據(jù)可能不足以同時區(qū)分所有待估參數(shù)。針對測量數(shù)據(jù)不足引發(fā)的奇異性問題,本研究提出了一種通用且簡潔高效的連續(xù)測量策略。該策略僅需對連續(xù)的測量結(jié)果進行跟蹤,甚至只需要局限在單個量子比特這樣的小型子系統(tǒng)上完成。通過該方法,測量數(shù)據(jù)間可以產(chǎn)生指數(shù)增長的關聯(lián),有效克服Fisher信息矩陣的奇異性問題。此外,這一方法無需改變測量基底、無需施加外部控制場,也無需引入反饋機制。
 

  圖片說明:圖(i):一維自旋鏈探針在局部序列測量下的示意圖;圖(ii): 利用序列測量數(shù)據(jù)對多參數(shù)變量進行貝葉斯估計得到的二維后驗概率熱圖。
  本研究結(jié)合貝葉斯推斷方法,將提出的連續(xù)測量策略*應用于強關聯(lián)多體系統(tǒng)以及光與物質(zhì)相互作用的量子模型中,實現(xiàn)了對多個未知參數(shù)的推斷。研究結(jié)果表明,這種連續(xù)量子測量方法具有廣泛的適用性,實驗要求低,可望在多種量子傳感平臺中實現(xiàn)對多參數(shù)的高精度估計。
  基礎與前沿研究的Abolfazl Bayat教授研究團隊在量子傳感與精密測量、量子模擬與機器學等領域取得了多項突出成果,已在《自然通訊》(Nature Communications、WWW.SHHZY3.CN)、《物理評論快報》(Physical Review Letters/WWW.SHZY4.COM)、《通訊物理》(Communications Physics)、《量子科學與技術》(Quantum Science and/WWW.SHSAIC.NET Technology)等國際SCI一區(qū)期刊上發(fā)表多篇論文。團隊的研究興趣主要集中在兩個方向:(一)量子傳感與精密測量;(二)量子模擬與機器學。該項目同時得到了前電子科技大學研究員Victor Montenegro博士的協(xié)助。
 

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