近日，電子科技大學(xué)基礎(chǔ)與前沿研究院Abolfazl Bayat教授團隊在國際著名期刊《Physical Review Letters（物理評論快報）》上發(fā)表了題為《Global sensing and its impact for quantum many-body probes with criticality》的研究成果。電子科技大學(xué)基礎(chǔ)與前沿研究院博士后Victor Montenegro為論文第一作者，博士后Utkarsh Mishra為第二作者，Abolfazl Bayat教授為論文通訊作者，電子科技大學(xué)基礎(chǔ)與前沿研究院為第一作者單位。該論文涉及量子技術(shù)的熱門話題之一：量子傳感。

注：《Physical Review Letters》是物理領(lǐng)域頂級國際學(xué)術(shù)期刊，2019年影響因子為8.385。

在探索例如深海和惡劣的太空環(huán)境這樣的未知領(lǐng)域時，需要感知周圍環(huán)境參數(shù)的探測器能夠在周圍環(huán)境產(chǎn)生大范圍變化的時候也可以正常工作。大多數(shù)常規(guī)傳感器的功能范圍有限，超出這些范圍它們將無法可靠地運行。Abolfazl Bayat教授團隊提出了一種新方案，該方案可以量化傳感器在寬范圍內(nèi)工作時的性能。這為傳感器的優(yōu)化提供了一種系統(tǒng)的方法，可以在任何較大的參數(shù)范圍內(nèi)以最佳精度運行。此方法被用于在臨界區(qū)內(nèi)性能勝過所有經(jīng)典傳感器的量子多粒子傳感器上。這個方法使得我們可以通過優(yōu)化外部磁場強度來保證傳感器一直在臨界區(qū)附近工作。此外，這種機制允許優(yōu)化單個量子多粒子傳感器，使得我們可以可靠地同時測量多個獨立參數(shù)在很大范圍內(nèi)的變化情況。

上圖簡單的描述了這種方法。量子多粒子傳感器的臨界區(qū)將不同的相位分離。我們感興趣的區(qū)域可能非常寬且距離該臨界區(qū)很遠。傳感器只能在臨界區(qū)上以最佳方式工作。通過優(yōu)化傳感器的外部參數(shù)，我們可以將感興趣的區(qū)域沿著臨界區(qū)移動到最佳位置。

該提案為基于多粒子相互作用系統(tǒng)的下一代量子傳感器開辟了一條新路徑，使得我們可以在更大的參數(shù)范圍內(nèi)以前所未有的精度測量各種環(huán)境變量。

論文鏈接：

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.126.200501

作者簡介

Abolfazl Bayat

Abolfazl Bayat，教授，博士生導(dǎo)師。國家青年人才，四川省特聘專家。主要研究方向為量子信息與凝聚態(tài)物理，通過利用強耦合的多體系統(tǒng)為糾纏源，并運用于量子通訊和量子計算等量子技術(shù)領(lǐng)域。已與全球22名量子信息領(lǐng)域的教授及其團隊開展科研合作。在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)國際頂級期刊上共發(fā)表了50 篇高質(zhì)量論文，包括Nature Communication（1篇）, Physical Review Letters（9篇）, Physical Review B（10篇）Physical Review A（15篇）等。Google Scholar（截止至2021.4.30）論文總引用超過1405次，h-index為23，單篇最高引用率119次。主持含兩項國家自然科學(xué)基金（其中1項為國家重大研發(fā)計劃培育項目）。擔任Physical Review journals, New Journal of Physics等國際期刊審稿專家。

Victor Montenegro

Victor Montenegro，基礎(chǔ)與前沿研究院博士后，博士畢業(yè)于英國倫敦大學(xué)學(xué)院，其主要研究方向為量子信息、量子光學(xué)和量子腔電動力學(xué)，以及最新的量子強關(guān)聯(lián)多體系統(tǒng)。現(xiàn)階段主要研究量子計量學(xué)、光和物質(zhì)的非經(jīng)典態(tài)制備、開放量子系統(tǒng)的動力學(xué)。相關(guān)成果發(fā)表在Quantum, Physical Review Letters, Physical Review A, Physical Review Research等國際期刊，總計20篇?，F(xiàn)已獲得國家自然科學(xué)基金外國青年學(xué)者研究基金1項、中國博士后科學(xué)基金面上資助1項。