記者從清華大學(xué)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(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)鄒長(zhǎng)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(cuò)編碼來(lái)提升量子精密測(cè)量的靈敏度，為未來(lái)量子精密測(cè)量和量子糾錯(cuò)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(jì)以來(lái)，測(cè)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)和研究的發(fā)展。測(cè)量精度每提高一個(gè)分貝，都可能推動(dòng)研究的前沿，甚至可能開(kāi)辟一個(gè)新的研究領(lǐng)域。

　　在過(guò)去的幾年里，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)的研究。最近，他們開(kāi)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(guò)近似玻色量子糾錯(cuò)編碼來(lái)增強(qiáng)量子精密測(cè)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(cè)腔，壽命低的作為接收腔。實(shí)驗(yàn)先將探測(cè)腔內(nèi)的光場(chǎng)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(hào)源發(fā)射的微波信號(hào)，通過(guò)兩個(gè)腔之間的相互作用，探測(cè)腔內(nèi)光場(chǎng)疊加態(tài)的相對(duì)相位會(huì)隨著時(shí)間積累；最后，通過(guò)讀取探測(cè)腔內(nèi)光場(chǎng)態(tài)的相位信息，可以測(cè)得接收腔內(nèi)微波信號(hào)強(qiáng)度。同時(shí)，在探測(cè)過(guò)程中，為了抵抗環(huán)境噪聲引起的接收腔內(nèi)光場(chǎng)疊加態(tài)的退相干影響，他們?cè)趩未螌?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(cè)量方案可達(dá)到的測(cè)量靈敏度。

　　該實(shí)驗(yàn)是近年來(lái)首次將玻色量子糾錯(cuò)碼用于增強(qiáng)量子精密測(cè)量的工作，證明了量子糾錯(cuò)可以用于提升量子精密測(cè)量的性能。該方案可以擴(kuò)展到離子阱系統(tǒng)和新興的量子聲學(xué)平臺(tái)。記者 鄧暉