我院王振宇研究员课题组和德国乌尔姆大学Martin B. Plenio教授合作，在量子传感领域取得重要研究进展：理论上提出了一种基于测地线快速绝热演化的量子传感方案，为对复杂环境下的量子探测提供了可靠的手段。该研究成果以“Wide-Band Unambiguous Quantum Sensing via Geodesic Evolution” 为题，于6月20日在线发表在物理学国际顶级期刊 《Physical Review Letters》上。论文链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.250801

量子传感在物理、化学和生物等领域具有广泛的应用，而对复杂环境的量子传感是一个重要的研究课题。目前在对动态信号的探测上，最先进的量子传感方案是基于动力学解耦脉冲序列的方法，它在微纳尺度下的磁共振、微弱电磁信号的测量以及量子信息处理等方面都有重要应用。然而，当这种量子传感方案应用于复杂环境时，却因为高次谐波和操控误差等问题，测量的频谱中会存在许多虚假的信号，从而使得对真实信号的识别非常困难，以及导致无法对量子环境进行准确的探测和操控。克服这些困难，将对复杂环境下的量子探测与操控有重要意义。

在这项工作中，研究组提出利用基于量子绝热演化的充分必要条件[Phys. Rev. A 93, 052107 (2016)]所建立的跳跃式快速量子绝热操控[Sci. Adv. 5, eaax3800 (2019)]驱动量子传感器沿着测地线周期性地演化，这样当量子传感器的演化和外部目标信号频率共振的时候，就能对目标信号进行放大和探测。这个方法有效地抑制了退相干噪声和控制误差的影响，同时消除了以往基于动力学解耦脉冲序列的量子传感中所存在的高次谐波和杂散响应，从而为复杂环境下的量子传感提供了可靠的解决方案。这项成果也可以用于其它方面，例如用于探测和操控单个核自旋或自旋族。

我院硕士研究生曾轲为论文第一作者，王振宇研究员为论文通讯作者，华南师范大学为第一单位，另外参与该研究的还有德国乌尔姆大学的Martin B. Plenio教授。该工作得到了国家自然科学基金和广东省自然科学基金的支持。

图1：基于测地线周期性演化的量子传感

图2：论文首页信息