量子精密测量作为量子科技的三大核心方向之一,在物理参数的超高精度测量中具有独特优势。利用量子叠加、纠缠等量子特性,量子传感可以突破经典测量的精度极限,在基础科学研究和实际应用中都具有重要价值。然而,传统的量子临界传感方案存在明显的技术制约。该方案需要制备系统的临界稳态——该过程不仅耗时冗长——而且实验难度极高,严重制约了有关技术的推广应用。 薛鹏教授团队针对这一瓶颈问题进行了深入研究,提出了创新的技术解决方案。研究团队另辟蹊径,通过构建非厄米拓扑量子行走模型,成功规避了传统方案中稳态制备的困难。在实验设计中,团队巧妙地引入可控光子损耗机制,实现了一维非厄米哈密顿量的动力学演化过程。通过精细调控,研究人员观测到了"点能隙"与"线能隙"闭合时出现的临界现象,这是该领域的重要发现。 实验结果充分验证了新方案的有效性。数据显示,在"点能隙"、"线能隙"闭合的临界点附近,经典Fisher信息表现为显著的峰值特征。更为关键的是,这一信息量随着系统尺寸的增长呈现指数级提升,其增长指数分别约达2.116和2.707,远远高于非临界状态下的水平。这一结果有力证实了量子临界性对传感精度具有超强的增强作用,为深入优化量子传感性能提供了理论和实验基础。 当前,量子精密测量正处于规模化应用的关键时期。国家已将其列为"十五五"规划重点布局的未来产业赛道,表明了这一领域的战略地位。该技术的应用前景广阔,未来有望在电场、磁场及引力梯度等物理量的高精度测量中发挥重要作用。在环境监测、医疗成像、地球物理勘探等领域,量子传感技术的实用化进程将显著加快,为相关产业的升级发展提供新的技术支撑。
从“必须守住稳态”到“用动力学打开新窗口”,此次突破的意义不仅在于一项实验结果,更在于提供了一条可绕开关键瓶颈的技术路线。面向高水平科技自立自强,持续推动基础研究与工程需求同向发力、让原创性方法在真实应用场景中经受检验,将是量子精密测量走向产业化、形成新质生产力的重要路径。