非平衡临界性增强的超导量子比特传感
利用量子特性可实现对外部参数的超高精度测量,其性能远超经典传感器,这种现象被称为量子增强精密测量。量子临界性被视为实现探测器尺寸相关增强效应的关键资源,但其需要复杂的探测器制备与测量过程,且可实现的增强效果最终受限于狭窄的参数区间。相比之下,非平衡探测器通过动力学调控,仅需简单初始化即可在宽参数范围内实现时间维度上的量子增强精度。该研究团队通过斯塔克-万尼尔局域化平台统一了这两种方法,在线性梯度场与粒子隧穿效应的竞争机制中实现了广域参数范围内的量子增强灵敏度。该团队在9比特超导量子处理器上实现了该探测器,分别在单激发和双激发子空间中研究了扩展相、临界点及局域相中的性能表现。尽管仅采用计算基测量,该团队通过整合不同演化时间的测量结果仍实现了接近海森堡极限的精度。特别值得注意的是,探测器在整个扩展相中的性能显著优于局域相。该工作表明斯塔克-万尼尔系统可作为多功能量子传感平台,其临界性与非平衡动力学的结合能在宽松的测量要求下实现广域参数范围内的精度提升。
