記者7月14日從中國科大獲悉，該校郭光燦院士團隊李傳鋒、項國勇研究組與合作者合作，在量子磁力儀同時測量磁場矢量三個分量的平行糾纏方案中，找到了平衡不同參數測量精度間的最小制衡方法，首次給出同時測量磁場矢量三分量的最終理論精度極限。研究成果日前在線發表在國際知名期刊《物理評論快報》上。
量子磁力儀研究磁場測量的最高精度，是量子精密測量的一個重要應用。在數十年研究中，人們已經能夠通過採用糾纏等量子資源在磁場單個分量測量中達到最高精度。但是磁場是一個矢量，有三個分量，不同磁場分量的最優量子測量方案一般不同，在同時測量磁場矢量的三個分量時，不同參數的測量精度之間會有制衡。如何平衡不同磁場分量之間的精度制衡，磁場矢量測量的最終精度極限在哪裡，是否能達到，如何達到，這些都是量子精密測量理論中亟待解決的問題。
項國勇等人發現這種精度制衡源於最優探針態之間的不兼容性，並且巧妙的將磁場三個分量的測量精度與探針態的不兼容性建立聯繫。最終他們找到了一種平衡不同磁場分量精度制衡的方法，得到了磁場矢量測量的最終理論精度極限。此外，研究團隊進一步證明了這個精度極限可以達到，並且構造出了所需的最優量子探針態和最優量子測量。
相比於之前量子磁力儀集中研究測量單個磁場分量，該研究回答了磁場矢量三個分量同時測量的最終精度極限，並且發現了不同磁場分量精度制衡的底層物理是源自於量子探針態的不兼容性。
該成果不僅解決了磁場矢量測量的最終精度極限問題，也提供了一套解決其他多參數量子精密測量問題的新方法。(記者 吳長鋒)