研究方向

在正在进行的第二次量子革命中，量子计量和传感作为一个快速发展的研究领域脱颖而出。 虽然精密测量在原子光谱和经典干涉测量方面有着悠久的历史，但量子计量和传感研究如何使用量子系统、量子特性和量子现象来执行物理量的测量，代表了领域中令人兴奋且快速发展的前沿领域。 量子技术。 新兴的量子传感器领域为各个科学领域的高精度传感提供了新途径。 目前，该领域的主要关注点包括：（i）如何利用量子纠缠等量子资源来提高测量精度，（ii）如何利用量子控制等量子技术来测量特定的物理量，以及（iii）如何开发 针对实际应用场景的有效量子传感技术。

A. 纠缠增强量子计量

量子计量学旨在利用挤压和纠缠等量子资源来提高物理量测量的精度，在基础科学和实用技术中都发挥着至关重要的作用。 这是一个可以在短期内实现相对于经典测量和传感的量子优势的实际应用领域。 传统的测量方案通常受到所谓的标准量子极限的约束。 通过利用合适的多体量子纠缠，可以将测量精度从标准量子极限提高到海森堡极限。 由于量子操纵和检测技术的成熟，在各种合成量子系统中产生了许多不同的纠缠态，例如冷原子、俘获离子等。

B. 控制增强量子计量

在量子计量中，如何操纵可用的量子资源以获得感兴趣参数的最佳估计精度是人们经常关注的问题。 然而，实际噪声可能会严重扭曲预测精度。 特别是对于噪声过程，不可避免的与环境的相互作用会导致非单一演化并限制传统计量方案的实用性。 在不同的噪声环境下，所能达到的最终精度范围引起了人们的广泛关注。 然而，如何利用现有资源在现实实验中满足这些界限仍然是一个紧迫的研究领域。

C. 实用量子传感器

量子传感器利用原子和光的基本特性对周围环境进行精确测量。 粒子的量子态对环境表现出高度的敏感性，这使得它们对于传感目的非常有利。 与经典系统相比，量子传感器采用粒子作为探针，能够以更高的精度测量加速度、磁场、旋转、重力和时间的流逝。 我们课题组以碱金属原子为探针[C1-C2]开发了高灵敏度原子磁力计和精密准确的原子钟。 使用87Rb蒸汽室，我们努力使原子磁力计具有更高的灵敏度和空间分辨率。 我们利用冷87Rb原子，结合相干布居捕获、衍射光学、超表面和光子集成电路技术，努力使原子钟更加紧凑、精确和准确。