量子多體傳感器的設(shè)計對于提高磁測量技術(shù)至關(guān)重要，將為醫(yī)學(xué)成像、材料科學(xué)和基礎(chǔ)物理學(xué)帶來巨大進步。由基礎(chǔ)院Abolfazl Bayat教授領(lǐng)導(dǎo)的“量子信息技術(shù)物理學(xué)(PQIT)”課題組已提出了多種此類設(shè)計，包括抗外部擾動的拓撲傳感器(Physical Review Letters 2022)、基于序列測量的磁場傳感(Physical Review Letters 2022)、用于弱場探測的Stark探針(Physical Review Letters 2023)等。然而，實現(xiàn)這些設(shè)計的核心挑戰(zhàn)在于底層硬件的可擴展性。 
近日，Abolfazl Bayat教授團隊在量子信息領(lǐng)域top期刊《物理評論快報》(Physical Review Letters)發(fā)表題為“Scalable approach for designing superior quantum sensors”的研究論文。博士后Chiranjib Mukhopadhyay為論文第一作者，Abolfazl Bayat教授為論文的通訊作者，電子科技大學(xué)基礎(chǔ)與前沿研究院為論文第一單位。
在這項工作中，來自PQIT課題組的Mukhopadhyay博士和Bayat教授證明了一種基于模塊化結(jié)構(gòu)的可擴展設(shè)計，不僅能保留所有探測優(yōu)勢，還能夠在全新方面拓展傳感范圍。
圖 量子多體傳感器模塊化設(shè)計示意圖
首先，他們在理論上證明了模塊化多體系統(tǒng)可以任意增加臨界區(qū)域。利用這一創(chuàng)新，他們展示了此類傳感器在更寬的底層參數(shù)工作范圍內(nèi)實現(xiàn)了量子增強精度。此外，他們還證明了這種特性不是偶然的，而是普遍適用于經(jīng)歷不同相變的各種傳感器，以及不同維度的傳感探針。隨著物質(zhì)互連技術(shù)的成熟，這一技術(shù)將在整個相圖上提升探測性能，從而滿足基礎(chǔ)和應(yīng)用需求的改進磁力計要求。
作者簡介：
Chiranjib Mukhopadhyay，博士后研究員。主要研究方向為量子傳感和量子模擬。2020年于印度哈里什·錢德拉研究所獲博士學(xué)位，2021年任斯洛伐克科學(xué)院Stefan Schwarz基金博士后，2022年加入基礎(chǔ)與前沿研究院Abolfazl Bayat 教授團隊任博士后。
Abolfazl Bayat，教授，博士生導(dǎo)師。主要研究方向為量子傳感和量子模擬。2017年作為國家青年人才全職引進電子科技大學(xué)，已入選“四川省人才計劃”(2017)，獲四川省“天府友誼獎”(2022)、中國政府友誼獎(2024)等榮譽。共主持重大研究計劃培育項目等國家自然科學(xué)基金5項、科技部外國專家項目2項，目前已在Physical Review Letters上發(fā)表了8篇研究論文。
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