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《中国科学：物理学 力学 天文学》英文版(SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy, SCPMA)出版深圳大学李朝红和中山大学黄嘉豪团队的研究成果，文章题为“Quantum vector DC magnetometry via selective phase accumulation”，于2024年第67卷第10期刊出。

磁场是表征物质基本特性的重要物理量之一，其灵敏探测对基础科学研究和精密传感技术的发展至关重要。一般来说，磁场是一个矢量场，矢量磁场的高精度测量是一个重要研究课题。特别地，矢量直流磁场的高精度测量在磁导航、磁异常检测、生物医学成像等领域有着广泛的应用。然而，传统的矢量磁力计通常需要将传感器沿着不同的方向排列，分别测量不同方向的磁场分量。最近，一些研究表明可以利用最优控制方案来实现矢量磁场的高精度测量，但是难以应用到多体量子系统中。因此，如何在多体系统中实现矢量直流磁场的高精度测量非常具有挑战性。

在此项研究中，我们提出了基于选择性相位积累的量子矢量直流磁力计方案。基于多体Ramsey干涉的基本原理，此方案通过设计合适的脉冲序列，可以仅让特定磁场分量选择性地进行相位积累。基于选择性相位积累，我们提出分别测量和同时测量两种方法，可以实现矢量直流磁场的高精度探测。特别地，利用最大纠缠态，三个分量的测量精度都可以达到海森堡极限。此研究不仅为矢量磁场的高精度测量提供了新方案，而且为实现纠缠增强的多参数估计提供了可行途径。

创新要点：

1. 基于Ramsey干涉的基本原理，通过设计合适的脉冲序列，可以仅让特定磁场分量引起相位积累。

2. 利用纠缠态作为输入态，磁场三个分量的测量精度都可以达到海森堡极限。

3. 该方案不需要传感器沿着不同的方向排列，可以降低实验复杂度。

4. 提出的同时测量方法可以利用一个量子干涉过程实现磁场三个分量的同时测量，从而节约了态制备与探测的时间。

原文信息：

M. Zhuang, S. Chen, J. Huang, and C. Lee, Quantum vector DC magnetometry via selective phase accumulation, Sci. China-Phys. Mech. Astron.67, 100312 (2024), https://doi.org/10.1007/s11433-024-2400-1