在指数维流形中面向普适量子增强计量的工程化随机性

多体希尔伯特空间的指数级增长构成了量子技术的一项根本性障碍,使得在浩瀚无垠的物理状态空间中寻找具有物理意义的态变得困难重重。因此,用于量子增强计量学的资源主要局限于对称子空间,其维度仅随粒子数呈多项式增长——这使得希尔伯特空间的绝大部分区域尚未被探索且认知不足。该研究挑战了这一范式,证明计量学优势可以成为跨越指数维流形的普遍特征。通过调整随机酉算符的一阶矩结构,研究人员发现了工程化随机态(ERSs)的密集流形,其中海森堡极限标度作为统计上的通用性质出现。这种普遍性赋予了这些资源态对参数无序的固有鲁棒性。该团队在离子阱处理器上实验验证了这一框架,实现了超出标准量子极限 \(6.98 \pm 0.38\) dB 的计量增强。潜在应用可扩展到多种平台,包括超导电路、波导量子电动力学、固态自旋以及极性分子。该研究结果建立了一个强大范式,即可以从希尔伯特空间的指数级浩瀚中获取量子增强精度。
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提交arXiv: 2026-05-29 15:39

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