近日，理物理学科量子信息团队教师与清华大学、法国索邦大学等单位合作，在量子精密丈量研究方面取得突破性进展，利用自旋-向列压缩回声实现了丈量精度量子增强的新纪录，相关研究论文“Quantum enhanced sensing by echoing spin-nematic squeezing in atomic Bose-Einstein condensate”在《Nature Physics》上发表。理黄奕筱副教授和清华大学尤力教授、法国索邦大学刘奇博士为该论文的共同通讯作者。

量子纠缠提供了跨越标准量子极限的丈量精度。然而，由于在制备、控制和检丈量子纠缠方面的实验限制，具有较大增强的实验观测仍极具挑战性。本研究通过自旋混合动力学发生自旋-向列压缩态，利用26400个原子的大系综，实现了超出标准量子极限的15.6±0.5dB灵敏度，可用于检测小角度拉比Rabi旋转，以及16.6±1.1dB的灵敏度，可用于Ramsey干涉丈量应用中的相位传感。该研究为基于超冷原子的精密丈量应用奠定了基础。利用回声实现时间反演的方案可以直接推广到有类似相空间结构的Lipkin-Meshkov-Glick (LMG)模型中，从而为在其他自旋系统中实现非线性干涉仪提供了新的思路。

《Nature Physics》是国际顶级期刊，是《Nature》最重要的子刊之一，主要刊载物理综合领域的新进展、新技术、新成果。本项目得到了国家自然科学基金委员会、科技部、量子信息前沿科学中心和浙江省自然科学基金委的资助。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41567-023-02168-3   （理  孙婷婷）