我科学家首创实用化量子度量方案

　　记者从中国科学技术大学获悉，该校杜江峰院士团队彭新华教授与其合作者合作，提出并验证了一种实用化的量子度量探针态优化方案，为实现大尺度量子系统中最优探针态的制备提供了一种可扩展的方法。研究成果日前在线发表在国际学术期刊《npj 量子通信》上。

　　量子度量是量子技术中最具潜力的应用方向之一，相较于经典方式，它可以实现对待测参数测量精度的大幅提升。其一般流程是首先制备一定的探针态，然后与编码动力学进行耦合，最后对末态进行测量。然而在实际应用中，探针态的制备面临着诸多挑战。由于量子系统维度随着比特数指数增长，将导致驱动多比特纠缠的探针态非常困难，也使得对候选探针态功效的评估耗费指数增长的资源。如何用给定实验体系中的有限的物理操作去合成最优的探针态十分具有挑战性。   

　　科研人员利用纯度损失可给出量子费舍尔信息下界的关系，在实验上通过对纯度损失的测量，避免了因需态重构而极耗资源的量子费舍尔信息估计，从而实现了对候选探针态的有效评估。使用闭环学习控制方法，在实验上自适应地搜寻制备最优探针态，自动包含实验中的各类扰动。在自旋链模型中，研究人员对所提出的方案进行了数值模拟和实验验证，结果表明该方案确实能够有效地搜寻到最优的探针态。   

　　这项成果巧妙借助量子模拟器自身的演化以及纯度测量的策略，克服了极耗资源的量子系统经典模拟及控制目标评估这两个难题，节省了大量的实验资源，且能自动搜寻最优的量子探针态，对大尺度量子系统中的量子度量应用很有价值。