量子科技中心_量科网

量子计量学通过利用大规模量子态，有望实现超越经典极限的测量精度，但实现这一优势面临两大基本挑战：非平凡量子探针的确定性制备，以及高维希尔伯特空间中计量学信息的高效提取。该研究团队提出了一种在福克空间实现的量子共聚焦显微技术，可同时解决这两个难题。通过建立经典波光学与玻色子模式中量子态演化的直接类比，研究人员构建了由两个福克空间透镜组成的共聚焦系统：第一个透镜将相干态确定性聚焦为光子数分布高度集中的量子探针，第二个透镜则将计量学信息重新映射至真空态以实现高效读出。基于超导电路量子电动力学平台，该团队制备了平均光子数高达N=500的聚焦探针态，仅需操作深度为𝒪(1)的可扩展量子电路，就实现了相对于相干态21.5±1.1 dB的光子数不确定度压缩。实验演示的位移测量灵敏度呈现N−0.416标度关系，逼近海森堡极限(N−0.5)，并创造了超越标准量子极限19.06±0.13 dB的计量学增益纪录。这项工作确立了量子共聚焦显微技术作为可扩展、实用化量子精密测量框架的地位，可轻松推广至其他玻色子平台和高维量子多体系统。