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4月28日，記者從杭州電子科技大學了解到，該校量子精密測量實驗室主任陸曉銘教授，聯(lián)合浙江大學物理學系王曉光教授，在物理學領域期刊上發(fā)文，首次將海森堡測不準原理和量子多參數(shù)估計直接結合起來，提出一種新型的信息制約關系，可以成功繪出“兼顧多參數(shù)的最佳測量曲線”。這意味著“多個信號參數(shù)的量子精密測量研究獲得了新的關鍵理論工具”。

眾所周知，量子信息技術主要包括量子計算、量子通信和量子精密測量三大領域，可以在提升運算處理速度、信息安全保障能力、測量精度和靈敏度等方面突破經(jīng)典技術的瓶頸。

近年來，量子精密測量在引力波觀測等方面?zhèn)涫芷诖?。然而?span id="ggnuh8i" class="keyword">量子精密測量也有“阿喀琉斯之踵”。根據(jù)海森堡測不準原理，對于有些物理量而言，我們不可能同時對它們進行精確的測量。比如一個粒子，我們可以對它的位置進行最佳的測量，也可以對它的動量進行最佳的測量。然而，想同時對其位置和動量進行最佳測量，卻是不可能的。如何定量描述其中的制約關系，是多參數(shù)量子精密測量中一個長久以來未被解決的問題。

杭州電子科技大學量子精密測量實驗室主任陸曉銘教授，聯(lián)合浙江大學物理學系王曉光教授，在物理學領域國際頂級期刊《物理評論快報》(Physical Review Letters)上發(fā)文，首次將海森堡測不準原理和量子多參數(shù)估計直接結合起來，提出一種新型的信息制約關系。利用這一新型制約關系，可以在許多問題中成功繪出“兼顧多參數(shù)的最佳測量曲線”。這意味著“多個信號參數(shù)的量子精密測量研究獲得了新的關鍵理論工具”。

“這篇論文定義了一種‘信息遺憾’，用來定量刻畫量子測量在估計未知參數(shù)方面和最佳情況相比的性能差距。進一步，可以基于信息遺憾推導出同時測量多個參數(shù)時的那些‘最佳組合’。好比‘量子’同學想找一份‘事情少’同時‘離家近’的工作，然而這兩者往往不能兼得。當該同學已經(jīng)得到一些錄用通知時，會猶豫是否還有更好的機會。但基于本論文的方法，我們可以告訴這位‘量子’同學一系列最佳組合(即‘事情盡可能少’‘離家盡可能近’)。”陸曉銘告訴記者。

為了形象表示海森堡測不準原理中“多參數(shù)測量精度不可魚與熊掌兼得”，陸曉銘將其比喻為“既當百分百千里眼又當百分百順風耳是不可能的”。而論文中繪出的“兼顧多參數(shù)的最佳測量曲線”，等于是找到了“既看得比較遠又聽得比較清”并且“發(fā)揮出所有潛力”的測量區(qū)域。

據(jù)了解，這一研究得到了來自國家自然科學基金和浙江省自然科學基金的經(jīng)費支持。近年來，陸曉銘教授領銜的團隊已完成量子精密測量實驗室的初步建設，并在量子成像等方面連續(xù)取得多項重要進展，在npj Quantum Information，Physical Review A，Physical Review Applied等物理類知名期刊上發(fā)表多篇重要研究成果。(謝盼盼 程振偉 張致遠 )