近日，物理科学与技术学院张成杰教授课题组在非厄米量子精密测量研究方面取得重要进展，提出了适用于非厄米系统的量子Fisher信息和最优测量条件，并实验研究了非厄米量子参数估计问题，估计精度达到海森堡标度。相关研究工作以“Toward Heisenberg scaling in non-Hermitian metrology at the quantum regime （迈向量子领域非厄米计量学中的海森堡标度）”为题，于2024年5月10日在国际著名期刊《Science Advances》（科学进展）上发表。

宁波大学物理科学与技术学院硕士研究生余星磊为论文第一作者，香港中文大学机械与自动化工程系袁海东教授、宁波大学物理科学与技术学院张成杰教授为论文共同通讯作者，星空在线,星空在线(中国)为第一完成单位。

非厄米量子计量学是量子估计和非厄米物理学交叉领域的新兴领域，有望彻底改变精密测量。张成杰教授研究团队全面探讨了量子领域中非厄米量子参数估计问题，特别关注实现海森堡标度。本文引入了适用于一般非厄米哈密顿量的量子费舍尔信息（QFI）的简洁表达式，使得可以分析这些系统中的估计精度。研究结果揭示了非厄米系统实现1/t的海森堡标度的巨大潜力，其中t代表时间。此外，根据所提出的QFI表达式，本文推导了最佳测量条件，证明了量子Cramér-Rao界可以达到。通过构建由两个非厄米哈密顿量主导的非幺正演化，一个具有PT对称性，另一个没有特定对称性，研究团队实验验证了他们理论。实验结果证实了在非厄米参数估计中实现海森堡标度，标志着非厄米量子计量学的重要里程碑。

实验结果显示，对于与哈密顿量为整体相乘和非整体相乘形式的参数，在直接串行方案下估计精度都可以达到海森堡标度1/t。本文的理论具有普适性，不受非厄米哈密顿量的对称性影响。这项研究不仅丰富了我们对非厄米系统的理解，还为海森堡极限量子计量学开辟了激动人心的新途径。

该研究成果得到国家自然科学基金(11734015)、合肥国家实验室科技创新2030-“量子通信与量子计算机”重大项目(2021ZD0301200)、浙江省自然科学基金(LD24F040001)的支持。

论文链接：https://www.science.org/doi/abs/10.1126/sciadv.adk7616