瑞士巴塞爾大學(xué)與法國卡斯特勒—布羅塞爾實(shí)驗(yàn)室的研究人員，展示了一種利用量子糾纏同時(shí)測量多個(gè)物理參數(shù)的新方法。實(shí)驗(yàn)表明，通過對空間上分離的量子體系進(jìn)行糾纏操作，可顯著提升多參數(shù)測量的精度。相關(guān)成果發(fā)表于最新一期《科學(xué)》雜志。

量子糾纏是量子力學(xué)中最具代表性的非經(jīng)典效應(yīng)之一。它使得彼此分離的量子體系在測量結(jié)果上呈現(xiàn)出強(qiáng)關(guān)聯(lián)性，這一現(xiàn)象也被稱為愛因斯坦—波多爾斯基—羅森悖論，其實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證曾獲得2022年諾貝爾物理學(xué)獎。

傳統(tǒng)量子計(jì)量實(shí)驗(yàn)通常依賴位于同一空間位置的糾纏粒子，而研究團(tuán)隊(duì)首次在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了空間分離原子云之間的糾纏測量，并將其用于同時(shí)估計(jì)多個(gè)物理參數(shù)。

團(tuán)隊(duì)首先在單個(gè)原子云中制備糾纏態(tài)，隨后將其分裂為最多3個(gè)空間上彼此分離但仍保持量子糾纏的原子云。通過這一方式，他們成功以少量測量數(shù)據(jù)重建了電磁場的空間分布，其測量精度明顯優(yōu)于未使用空間糾纏時(shí)的結(jié)果。

這種基于空間糾纏的量子計(jì)量方案，不僅能夠降低量子漲落帶來的測量不確定性，還能在較大程度上抵消對所有原子產(chǎn)生相同影響的環(huán)境噪聲，為多參數(shù)精密測量提供了新的技術(shù)路徑。

該方法在精密測量領(lǐng)域具有直接應(yīng)用前景。例如，在光學(xué)晶格原子鐘中，原子分布不均可能引入系統(tǒng)誤差。研究團(tuán)隊(duì)提出的測量方案有望降低此類誤差，從而進(jìn)一步提升時(shí)間測量精度。此外，在用于測量地球重力加速度的原子干涉儀中，該技術(shù)也可用于以更高精度探測重力的空間變化。（記者張佳欣）