兰州大学科研团队在量子精密测量研究中取得重要进展

量子精密测量是探索利用微观系统的量子效应作为资源实现超越经典测量精度极限的新兴科学，它为未来变革性频标系统、弱场探测、导航定位和雷达成像等技术从基础原理角度提供了新的突破口。业已发现自旋压缩是能够实现量子精密测量的重要资源之一。如何高效地制备多体系统的自旋压缩是该领域的关键科学问题。传统自旋压缩制备方案诉诸于量子辐射体间的相干耦合，其容易受到退相干的影响而丧失量子优势；虽然最近研究报道了利用退相干诱导的量子辐射体间的非相干耦合也可制备自旋压缩，但是该方案必须对每个量子辐射体施加激光驱动，其对实验提出了更高的要求。

(a)N个量子辐射体与一维矩形金属波导管的耦合体系方案图。（b）量子辐射体自旋压缩参数在库不同压缩度下的演化。（c）稳态压缩参数与辐射体个数间的标度关系。

兰州大学安钧鸿教授课题组基于量子辐射体与一维矩形金属波导管的耦合体系提出了一种既不诉诸于辐射体间相干耦合又无需对辐射体激光驱动的自旋压缩制备方案，该方案利用了波导管对量子辐射体的媒介作用和压缩库工程技术，所产生的自旋压缩与量子辐射体个数之间的标度关系在同等条件下超越了以前方案。作为近年来迅猛发展的波导量子电动力学的应用，该方案为自旋压缩的制备提供了一个实验可行的新途径，其中量子辐射体的高度空间分离性对提高量子精密测量中的探测效率具有潜在的应用价值。相关研究成果以“Generating stable spin squeezing by squeezed-reservoir engineering”为题于2021年8月17日发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。这一工作也是该研究组自2019年在该刊发表关于量子精密测量退相干控制的研究工作[Phys. Rev. Lett. 123, 040402 (2019)]后取得的又一个重要研究成果。兰州大学物理科学与技术学院博士生白思远为第一作者，安钧鸿为通讯作者。

该工作得到了国家自然科学基金委面上项目和重点项目的经费支持，它也是兰州大学“兰州理论物理中心”旨在着力突出内涵发展与提升科研水平的又一重要进展。

论文链接：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.083602