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利用玻色量子糾錯(cuò)編碼提升量子精密測量靈敏度 促進(jìn)玻色量子技術(shù)進(jìn)一步研究
2022年06月20日 11:39:52
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：羊舌木 點(diǎn)擊量：4290
近日,，中科大鄒長鈴研究組與清華交叉信息院孫麓巖研究組開發(fā)了近似量子糾錯(cuò)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(cuò)編碼來增強(qiáng)量子精密測量的精度,。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】量子科技在保障信息安全,、提高運(yùn)算速度、提升測量精度等方面突破經(jīng)典技術(shù)的瓶頸,，成為信息,、能源、材料和生命等領(lǐng)域重大技術(shù)創(chuàng)新的源泉,。因此量子科技發(fā)展具有重大科學(xué)意義和戰(zhàn)略價(jià)值,，是一項(xiàng)對傳統(tǒng)技術(shù)體系產(chǎn)生沖擊、進(jìn)行重構(gòu)的重大顛覆性技術(shù)創(chuàng)新,，將引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革方向,。
自上個(gè)世紀(jì)以來，測量精度的不斷提高促進(jìn)了生物,、醫(yī)學(xué),、天文,、化學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)和研究發(fā)展。測量精度每提高一個(gè)分貝,，都可能推動研究前沿,，甚至可能開辟一個(gè)新研究領(lǐng)域。并且隨著量子信息技術(shù)的發(fā)展,，科學(xué)家認(rèn)為,，憑借獨(dú)特的量子效應(yīng)，有望實(shí)現(xiàn)超越精密測量精度的經(jīng)典極限,。在過去十年中,，量子精密測量在理論上得到廣泛研究，科學(xué)家提出奇異量子態(tài)可以提高傳感器的信息獲取率,，許多初步實(shí)驗(yàn)也展示了其在精密測量方面的潛力,。
然而，由于環(huán)境噪聲引起的退相干影響,，奇異量子態(tài)是脆弱的,。與其它量子技術(shù)所面臨的問題相同，量子優(yōu)勢也受到退相干影響,，因此在實(shí)踐中難以實(shí)現(xiàn),。盡管有研究人員提出可以通過量子糾錯(cuò)來保護(hù)量子態(tài)的相干性,，但在實(shí)踐中將量子糾錯(cuò)與量子精密測量結(jié)合起來極具挑戰(zhàn)性。
清華大學(xué)量子信息中心超導(dǎo)量子課題組一直致力于量子糾錯(cuò)研究，近日,，中科大鄒長鈴研究組與清華交叉信息院孫麓巖研究組開發(fā)了近似量子糾錯(cuò)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(cuò)編碼來增強(qiáng)量子精密測量的精度,。
實(shí)驗(yàn)樣品由一個(gè)超導(dǎo)量子比特分別和兩個(gè)微波諧振腔耦合組成,，兩個(gè)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(shí)驗(yàn)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(gè)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(gè)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(shí)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(qiáng)度。
同時(shí),，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(shí)驗(yàn)中多次使用了近似量子糾錯(cuò)操作并能跟蹤錯(cuò)誤發(fā)生的次數(shù)，從而增強(qiáng)了該量子精密測量方案可達(dá)到的測量靈敏度,。
不同于量子糾錯(cuò)在量子信息存儲方面的傳統(tǒng)應(yīng)用,，該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)所展示的利用近似量子糾錯(cuò)，來增強(qiáng)量子精密測量的精度,，不僅是量子應(yīng)用的新概念,，同時(shí)為未來量子精密測量和量子糾錯(cuò)結(jié)合的研究提供了新思路。其研究結(jié)果不僅揭示了量子信息技術(shù)在傳感領(lǐng)域的潛在優(yōu)勢,，而且促進(jìn)了玻色量子技術(shù)的進(jìn)一步研究,。
(資料來源：澎湃新聞)
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