山西大学光电研究所在分布式量子传感领域取得新进展

近期，由山西大学彭堃墀院士领导的非经典光场产生与应用实验室的贾晓军教授及闫智辉教授课题组在连续变量量子网络中实现了多模态参数的分布式量子传感。该研究以“High-sensitivity distributed quantum sensing of multimodal parameters”为题发表于Optica。其中，光电研究所博士生马晶旭和讲师闫捷利为论文第一作者，闫智辉教授和贾晓军教授为论文通讯作者。

量子传感利用量子资源可以突破测量精度的标准量子极限，进一步发展分布式量子传感是定位和成像等应用的关键，不仅能够增加测量参数的数目，而且可以进一步提升测量灵敏度。目前，分布式量子传感取得了突破性进展，特别是生物检测迫切需求将分布式量子传感从单模态拓展到多模态领域，在不增加探针功率下提升灵敏度以更全面获取复杂系统信息，但多模态参数的测量精度仍受限于海森堡不确定性原理。

课题组在前期构建的连续变量Greenberger–Horne–Zeilinger纠缠网络基础上，利用高灵敏马赫曾德尔干涉仪将超声波和射频传感器耦合到该纠缠网络，克服了多模态参数的海森堡不确定性原理，实现了高灵敏的多模态量子传感。实验结果表明了超声波、射频振幅和位相的联合测量和单独测量结果均突破了标准量子极限；并且显著提升了灵敏度，量子费舍尔信息达到1016。该系统具备良好的实用化前景，为和生命科学的交叉研究提供了技术支撑。

这项工作得到科技创新2030“量子通信与量子计算机”重大项目、国家重点研发计划、国家自然科学基金、光量子技术与器件全国重点实验室、省部共建极端光学协同创新中心及山西省基础研究计划的支持。（通讯员：张颖）