近期，我院/原子亚原子结构与量子调控教育部重点实验室/广东省高等学校物质结构与相互作用基础研究卓越中心/广东省量子调控工程与材料重点实验室/粤港量子物质联合实验室薛正远研究员、颜辉教授和朱诗亮教授团队在量子计量研究中取得重要研究进展：在超导电路中实验实现超高精度的哈密顿参数估计。该研究成果以“Ultrahigh-Precision Hamiltonian Parameter Estimation in a Superconducting Circuit”为题，于6月18日在线发表在物理学国际顶级期刊《Physical Review Letters》上。文章链接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.132.250204

量子系统具有量子叠加、量子纠缠等神奇而迷人的特性，为量子信息领域提供了基本原理，促进了量子信息技术的发展。量子计量学利用量子纠缠和相干等量子资源，可以实现超越标准量子极限并达到海森堡极限的更高测量精度。量子计量中测量精度的提高，在现代物理学的各个领域都有广泛的应用前景。

量子系统的哈密顿量是量子物理学的基础。因此，在实际量子系统中实现哈密顿量的高精度生成和测量是至关重要的。在这项工作中，我们在超导电路中通过实验证明了超高精度的哈密顿参数估计，超导Transmon量子比特具有相干时间长、微波控制简单、读出高保真等优点，为高精度测量提供了良好的实验平台。另外，系统哈密顿量决定的量子操作在不同参数下的对易性是在序列控制方案中实现海森堡极限量子计量的关键。我们首先实验观测了在加量子控制时非对易量子操作的对易性。基于这种控制诱导的对易特性，我们进一步在超导电路中证明了极性和方位角的哈密顿参数估计，其测量精度超过标准量子极限16.0 dB，实现了超高的量子计量增益。我们的工作为超导电路在量子计量领域的发展开辟了一条新的途径。

我院青年英才博士后李赛、博士研究生潘德坚和硕士研究生朱瑗珂为论文共同第一作者，薛正远研究员、颜辉教授和朱诗亮教授为共同通讯作者，华南师范大学为论文第一单位。其他合作者包括北京量子信息科学研究院于海峰研究员，华南师范大学梁振涛副教授、吕庆先助理研究员等。该工作得到了国家自然科学基金、量子科学技术创新计划、国家重点研发计划和中国博士后科学基金等项目的大力支持。

图1：实现接近海森堡极限的哈密顿参数估计示意图

图2：论文首页信息