达到对撞机中的终极量子精度极限:条件与案例研究
该研究团队探究了对撞机实验能否仅通过粒子动量等经典观测量,达到量子Fisher信息(QFI)定义的精度极限。以τ+τ−体系及τ→πν衰变通道为例——该通道具有最大自旋分析能力并使衰变成为投影测量——研究人员构建了通用框架,用以判断对撞机测量何时能原则上达到纠缠双粒子系统的QFI极限,该框架可自然推广至其他类似系统。 在此框架中,QFI饱和的充要条件是:对称对数导数(SLD)需与对撞机可测正交分离投影算符组对易。这一反映衰变振幅独立性的分离条件具有高度非平凡性。为满足该条件,关键前提是自旋密度矩阵需秩亏缺,使SLD获得充分自由度。研究表明:在选定相空间区域内,经典Fisher信息可渐近饱和磁偶极矩和CP破坏希格斯作用的QFI,但对电偶极矩无效。这些成果架起了量子计量学与对撞机物理的桥梁,为系统化识别对撞机实验中的量子最优灵敏度提供了方法。
