Control-enhanced quantum metrology under Markovian noise
量子精密测量通过利用合适的量子资源，可以显著提高参数估计的精度。然而，预测精度可以严重失真的现实噪声。在这里，我们提出了一个控制增强的量子精密测量计划，以抵御这些噪声，以提高计量性能。我们的计划可以自动改变参数编码动态可调控制，从而导致最佳的结果状态，是不太敏感的噪声正在考虑中。作为演示，我们数值应用于几个典型的马尔可夫噪声信道下的频率估计问题。通过与标准方案和辅助方案的比较，我们表明，我们的方案性能更好，可以提高估计精度约一个数量级。最后，我们在核磁共振系统中进行了原理验证实验，验证了所提出方案的有效性。本文的研究有助于当前的量子平台在现实噪声环境中利用量子精密测量的能力。
2023-02-06 quant-ph
Experimental Demonstration of Adaptive Quantum State Estimation
报道了自适应量子态估计（AQSE）的首次实验演示。AQSE的强相合性和渐近有效性已经在数学上得到了证明[ A. Fujiwara J. Phys. A 39 12489（2006）]。本文利用AQSE估计了单光子线偏振角，即左右圆偏振之间的相位参数，并从实验上验证了其强一致性和渐近有效性。AQSE将为量子信息处理和计量学提供一种通用的方法。
2012-10-11 quant-ph
Demonstration of a Reconfigurable Entangled Radiofrequency-Photonic Sensor Network
量子精密测量利用非经典资源，如纠缠，以实现低于标准量子极限的灵敏度水平。到目前为止，几乎所有的量子计量演示都局限于提高单个传感器的测量性能，但大量的应用需要多个传感器联合工作来解决分布式传感问题。在这里，我们提出并实验证明了一个可重构的传感器网络授权的连续变量（CV）的多方纠缠。我们的实验在不同的分布式传感问题中建立了纠缠结构和可实现的量子优势之间的联系。演示的纠缠传感器网络由三个传感器节点组成，每个传感器节点都配备有用于检测射频（RF）信号的电光换能器。通过适当地剪裁CV多体纠缠态，纠缠传感器网络可以被重新配置为最大化分布式RF感测问题中的量子优势，例如测量RF场的到达角。我们的工作所揭示的CV多体纠缠的丰富物理学将为分布式量子传感开辟一条新的途径，并将导致在超灵敏定位，导航和定时方面的应用。
2020-04-21 physics.optics quant-ph
Double-port measurements for robust quantum optical metrology
已经提出并证明了路径纠缠Fock态（PEFS）对NOON态的光子损失具有鲁棒性[S. D. Huver \emph{et al.}，Phys.Rev.A \textbf{78}，063828（2008）]。然而，演示是基于一个测量方案，该方案尚未在实验中实施。在这项工作中，我们定量地说明了PEFS的优势，NOON态的光子损失的存在下，通过解析计算的量子费舍尔信息。为了实现这样的优势，在实践中，我们然后调查可实现的灵敏度采用三种类型的可行的测量：奇偶校验，光子数分辨，和零差测量。在这里，我们应用双端口测量策略，其中在干涉仪的每个输出端口处的光子被同时检测到上述类型的测量。
2021-04-21 quant-ph
Unconditional violation of the shot noise limit in photonic quantum metrology
干涉相位测量广泛用于精确确定长度、速度和材料特性等量。在没有量子相关的情况下，使用$n$光子可实现的最佳相位灵敏度$Δφ$是散粒噪声极限（SNL），$Δφ=1/\sqrt{n}$。量子增强计量承诺更好的灵敏度，但尽管理论上的建议可以追溯到几十年前，使用光子（即确定的光子数）量子态的测量还没有真正超过SNL。更确切地说，所有这些演示-通过贴现光子损失，探测器效率低下，或其他缺陷-只考虑了所使用的光子的一个子集。在这里，我们使用一个超高效率的光子源和探测器进行无条件的纠缠增强光子干涉。采样的双折射相移，我们证明精度超出SNL没有人为校正我们的结果的损失和缺陷。我们的研究结果使量子增强相位测量在低光子通量和打开大门，下一代光学量子精密测量的进步。
2018-06-22 physics.optics quant-ph
Cell-Dependent Criticality for Quantum Metrology
National University of Singapore（新加坡国立大学）；Sun Yat-Sen University (Zhuhai Campus)（中山大学（珠海校区））；Nanjing Normal University（南京师范大学）
本文提出利用Fock空间晶格中的玻色子跃迁非均匀性，通过拓扑零能模实现参数印刻，使关键参数细胞依赖，从而在不全局调制晶格至临界点的情况下实现临界性量子计量。
2026-04-15 quant-ph
Experimental Demonstrations of Coherence de Broglie Wavelength for Scalable Superresolution with Near-perfect Fringe Visibility
Gwangju Institute of Science and Technology（光州科学技术院）；QSIM+；Oregon State University（俄勒冈州立大学）
本文实验演示了基于相干德布罗意波长（CBW）的超分辨率方法，实现了N=3的增强，条纹可见度接近1且对光子损失鲁棒，为实用化可扩展超分辨率传感与计量提供了平台。
2026-06-29 quant-ph
Experimental super-Heisenberg quantum metrology with indefinite gate order
量子精密测量的精度被广泛认为受到海森堡极限的限制，海森堡极限对应于与实验中探测的独立过程的数量N成反比的均方根误差。在过去，一些建议已经挑战了这种信念，例如使用探针之间的非线性相互作用。然而，这些建议在其他相关资源方面仍然遵守海森堡极限，例如探测器的总能量。在这里，我们提出了一个光子实现的量子精密测量协议，通过探测两组独立的过程中的两个替代的因果顺序的叠加超过海森堡限制。每个过程创建相空间位移，并且我们的设置能够估计与两组N个位移相关联的几何相位，误差与N成二次关系。我们的结果只需要一个初始能量与N无关的单光子探针。使用因果顺序的叠加优于以确定顺序探测位移的每种设置。我们的实验展示了连续变量系统中的不定因果序，并开辟了由不定因果序推动的量子精密测量装置的实验研究。
2023-03-30 quant-ph
Quantum Metrology with Higher-order Exceptional Points in Atom-cavity Magnonics
本文提出在原子-腔系统中通过厄米磁子-光子相互作用构造高阶例外点，避免朗之万噪声，并设计出灵敏度比 EP2 传感器高数个数量级的 EP3/4 原子传感器，为高阶例外点量子计量提供新思路。
2025-06-03 quant-ph
Experimental demonstration of secure quantum remote sensing
量子精密测量的目的是利用量子特性来提高各种测量任务的精度。在许多情况下，精度不是唯一的目标;一旦在传感过程中生成，就必须保护所获取的信息。考虑到远程感测场景，其中本地站点与远程站点执行协作感测以收集远程站点处的私有信息，感测数据的丢失不可避免地导致私有信息被泄露。量子密钥分发被认为是安全数据传输的可靠解决方案，然而，如果窃听者访问在远程站点处生成的感测数据，则其失败。在这项研究中，我们证明，通过共享本地和远程站点之间的纠缠，可以实现安全的量子遥感，其安全水平的特点是非对称Fisher信息增益。具体地说，只有当地的网站可以获得准确的估计参数与Fisher信息接近1。相比之下，窃听者的可访问的Fisher信息几乎为零，即使他/她在远程站点获得的原始传感数据。这一成就主要是由于非本地校准和指导的探针状态在远程站点。我们的研究结果探索了“量子”的一个显著优势，并将量子精密测量的概念扩展到安全领域。
2019-07-15 quant-ph
Experimental demonstrations of coherence de Broglie waves using sub-Poisson distributed coherent photon pairs
最近，一种新的量子力学解释已经发展为光子的波动性质，其中量子关联的确定性成为一种固有性质，而不违反量子力学。在这里，我们实验证明了所谓的相干德布罗意波（CBW）的量子关联的波动性质的直接证明使用亚泊松分布的相干光子对从衰减激光。实验观测数据与解析解和数值计算相吻合。因此，CBW为确定性和宏观量子技术铺平了道路，例如量子精密测量，量子传感，甚至量子通信，由于基于粒子本质的量子力学的微观非确定性，这些技术受到严重限制。
2021-07-22 quant-ph
Heisenberg limited single-mode quantum metrology
双模干涉仪，如基于两个空间光模的迈克耳孙干涉仪，为量子精密测量奠定了基础。利用Fock态的无限维Hilbert空间，利用单个玻色子模，可以在双模干涉仪中实现超过散粒噪声极限（SNL）的测量精度，而不是在双模干涉仪中探索量子纠缠.然而，实验演示仍然难以捉摸。在这里，我们展示了一个单模相位估计，接近海森堡极限（HL）无条件。由于微波腔的强色散非线性和长相干时间，$\left(\left|0\right\rangle +\left|N\right\rangle \right)/\sqrt{2}$形式的量子态被产生、操纵和检测，具有高精度，导致实验相位估计精度缩放为$\sim N^{-0.94}$。在距离HL仅为$1.7$ ~ $\mathrm{dB}$的$N=12$处，实现了$9.1$ ~ $\mathrm{dB}$对SNL的精度提高。我们的实验结构是硬件有效的，可以结合量子纠错技术来对抗退相干，从而有望在实际应用中的量子增强传感。
2019-01-28 quant-ph
Demonstration of Hopf-link semimetal bands with superconducting circuits
Hopf-link半金属具有奇异的无带隙能带结构，具有独特的拓扑性质，这是自然界中从未观察到的。在这里，我们证明了人工半金属带中具有拓扑形式的Hopf-link链的节线。利用精心设计的微波场驱动超导量子线路，我们将晶格的动量空间映射到霍普夫链半金属的哈密顿量的参数空间。通过测量能谱，我们直接成像的节线在立方晶格。通过调节驱动场，我们调整了哈密顿量的各个参数。重要的拓扑特征，如链接-非链接的拓扑转换和Hopf-link链结构的鲁棒性进行了研究。此外，我们提取的链接数通过检测Berry相位与不同的环环绕节线。这个拓扑不变量清楚地揭示了非平凡的拓扑结构的霍普夫链半金属。我们的研究结果为开发新材料和量子器件提供了知识。
2018-01-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Experimental demonstration of topological error correction
可扩展的量子计算只有在量子比特被容错地操纵时才能实现。拓扑纠错是一种结合了拓扑量子计算和量子纠错的新方法，它具有局部体系结构的最高可容忍错误率。该方案利用具有拓扑性质的团簇状态，只需要最近邻相互作用。在这里，我们报告的第一个实验演示的拓扑错误校正与八光子团簇状态。结果表明，相关性可以防止任何量子比特上的单个错误，当所有量子比特同时以相等的概率发生错误时，有效错误率可以显着降低。这证明了拓扑错误校正的可行性。我们的工作代表了第一个实验的努力，以实现容错量子信息处理，通过探索量子态的拓扑性质。
2012-02-24 quant-ph
Multi-parameter quantum metrology with stabilized multi-mode squeezed state
本文通过储库工程在振动囚禁离子中制备并稳定沿两个运动模式的双模压缩态，实现两个集体位移的同时高精度估计，分别超越经典极限6.9(3)和7.0(3) dB。
2023-12-16 quant-ph
Quantum metrology with boundary time crystals
本文提出利用边界时间晶体相变实现量子增强传感，通过量子Fisher信息量化灵敏度并确定临界指数，展示了利用退相干实现量子增强灵敏度的方案，且该方案独立于初始化、易于测量。
2023-10-24 quant-ph
Fundamental Scaling Limit in Critical Quantum Metrology
本研究建立了临界量子计量中量子Fisher信息随总演化时间的基本标度极限，发现卷绕数决定标度界限，并通过时间相关控制实现指数标度，且该标度在未达临界点及热耗散下仍成立。
2025-06-23 quant-ph
A strong Bell correlation witness between spatially separated pairs of atoms
贝尔不等式的违反是量子力学如何与定域实在论相矛盾的一个引人注目的证明。虽然最初的论证是用一对自旋为1/2的粒子提出的，但到目前为止，贝尔不等式已经被证明是用纠缠的光子对违反的，最近的测量填补了这种方案中所有可能的漏洞。使用大质量粒子的等效演示已被证明更具挑战性，通常依赖于数据的后选择或测量依赖于量子力学的纠缠见证。在这里，我们利用两个玻色-爱因斯坦凝聚体之间的碰撞来产生超冷氦原子的动量-自旋纠缠对。我们表明，一个最大的纠缠贝尔三重态的结果，并报告一个强贝尔相关证人的直接观察。基于超冷原子系统的高度纠缠和可控性，对该方案的扩展将允许遵循贝尔的原始想法，用大质量纠缠对证明非定域性。其他应用包括爱因斯坦-波多尔斯基-罗森悖论的证明，量子精密测量和对这些系统敏感的外来理论现象的测试，包括引力退相干和量子引力。
2018-11-23 cond-mat.quant-gas quant-ph
Experimental demonstration of topological error correction
拓扑纠错--一种基于具有拓扑性质的簇状态主动纠错的新方法--具有迄今为止已知的最高阶可容忍错误率（10^{-2}）。此外，该方案只需要最近邻相互作用，特别适合于大多数物理系统。在这里，我们报告的第一个实验演示的拓扑错误校正与8量子位的光学团簇状态。在实验中，它表明，相关性可以防止任何单个量子位上的单个错误。此外，当所有量子位同时以相等的概率发生错误时，有效错误率显著降低，清楚地验证了拓扑纠错的优势。错误率低于阈值的量子门在目前的实验技术范围内。我们相信拓扑纠错将是未来大规模量子计算的一个重要组成部分。
2012-02-26 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Demonstration of Entanglement-Enhanced Phase Estimation in Solid
精确的参数估计在科学技术中起着核心作用。重复测量可以减小估计的统计误差，根据中心极限定理，估计参数的不确定度与重复测量次数的平方根成正比。量子参数估计是量子技术的一个新兴领域，旨在利用量子资源产生比经典方法更高的统计精度。在这里，我们报告的第一个室温实施的纠缠增强相位估计在固态系统：氮空位中心在纯金刚石。我们展示了一个超分辨相位测量与两个纠缠量子比特的不同的物理实现：一个氮空位中心的电子自旋和一个近端的${}^{13}$ C核自旋。实验数据表明，使用纠缠源后，不确定性明显降低，证实了理论预期。我们的结果代表了一个基本的示范增强量子精密测量对经典的过程。
2015-04-08 quant-ph
Quantum Metrology under Coarse-Grained Measurement
Korea Advanced Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）；Korea Astronomy and Space Science Institute（韩国天文学与空间科学研究所）；Sorbonne Université（索邦大学）；Hanbat National University（韩北国立大学）
本文研究了粗粒度量子测量对相位估计精度的影响，通过理论分析和实验验证，发现即使仅用两个bins也能超越标准量子限，实现海森堡标度的精度提升。
2026-01-22 quant-ph
Demonstration of Topological Data Analysis on a Quantum Processor
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；CAS Centre for Excellence and Synergetic Innovation Centre in Quantum Information and Quantum Physics（中国科学院量子信息与量子科技创新研究院）；CAS-Alibaba Quantum Computing Laboratory（中科院-阿里巴巴量子计算实验室）；Henan Key Laboratory of Quantum Information and Cryptography（河南省量子信息与密码学重点实验室）；University of Technology Sydney（悉尼科技大学）
拓扑数据分析提供了一种鲁棒的方法，通过识别其底层结构，从嘈杂的非结构化数据中提取有用的信息。最近，提出了一种有效的量子算法[Lloyd，Garnerone，Zanardi，Nat. Commun. 7，10138（2016）]用于计算数据点的Betti数--计算散点图中各种维度的拓扑孔的数量的拓扑特征。在这里，我们实现了该量子算法的原理证明演示，采用六光子量子处理器，成功地分析了包括三个数据点的网络的贝蒂数的拓扑特征，为量子计算时代的数据分析提供了新的见解。
2019-12-18 cs.AI quant-ph
Time-Reversal and Reversible Dynamics in Cavity QED for Quantum Metrology
University of Connecticut（康涅狄格大学）；University of Florida（佛罗里达大学）
综述腔QED中基于时间反演和可逆多体动力学的量子增强测量协议，包括信号放大、纠缠解码等核心方法及其实验进展。
2026-10-21 physics.atom-ph quant-ph
Experimental demonstration of remotely creating Wigner negativity via quantum steering
具有Wigner负性的非高斯态由于其在量子计算和量子精密测量中的潜在应用而在量子技术中特别受到关注。然而，如何在远程位置创建这样的状态仍然是一个挑战，这对于在网络中的远程节点之间有效地分配量子资源非常重要。在这里，我们通过局域非高斯操作在远程节点上实验制备了具有负Wigner函数的光学非高斯态，并通过量子操纵实现了共享高斯纠缠态。通过在一个模式上执行光子减法，在远程目标模式中创建维格纳负性。我们表明，维格纳负性是敏感的目标模式上的损失，但强大的模式执行光子减法的损失。这个实验证实了远程产生的维格纳负性和量子操纵之间的联系。作为一个应用，我们提出了所产生的非高斯态在量子相位估计中表现出很强的能量。
2022-04-25 quant-ph
Quantized Hall drift in a frequency-encoded photonic Chern insulator
Université de Montréal（蒙特利尔大学）；INO-CNR（意大利国家研究委员会光学研究所）；Università di Trento（特伦托大学）；Ecole Polytechnique（巴黎综合理工学院）；Institut Polytechnique de Paris（巴黎理工学院）；Advanced Institute for Materials Research (WPI-AIMR), Tohoku University（东北大学材料科学研究高等研究院）；Institut Courtois（库尔瓦研究所）
该研究通过在光学纤维环平台的合成频率维度上编码哈达玛模型，实现了具有打破时间反演对称性的光子陈绝缘体，展示了量子霍尔漂移的鲁棒性及其在光子系统中的应用潜力。
2026-02-06 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum multiparameter estimation enhanced by a topological phase transition
本文利用拓扑相变点附近量子度量张量的奇异行为，提出一种仅需基态探针的量子多参数估计协议，其性能媲美量子控制增强方法，并开发了自适应策略以逼近量子Cramér-Rao界。
2024-02-11 quant-ph
Experimental demonstration of adversarial examples in learning topological phases
对不同相以及它们之间的相变进行分类和识别是凝聚态物理的一项中心任务。机器学习在广泛的应用中取得了巨大的成功，有望为这项具有挑战性的任务带来前所未有的前景。然而，尽管沿着这个方向取得了令人兴奋的进展，机器学习方法的可靠性同样需要进一步的研究。在这里，与氮空位中心平台，我们报告的第一个原理证明实验演示的对抗性的例子在学习拓扑阶段。我们表明，在添加少量精心设计的扰动后，实验观察到的对抗性示例可以成功地欺骗一个出色的相位分类器，其预测精度大于合法样本上的$99.2\%$，具有非常高的置信度。我们的研究结果明确展示了应用机器学习技术对物质相进行分类的关键脆弱性，这为这一跨学科领域的未来研究提供了不可或缺的指导。
2021-11-24 cond-mat.dis-nn quant-ph
Experimental Demonstration of Topological Charge Protection in Wigner Current
首次从实验上重建了量子相空间动力学的维格纳电流。我们揭示了由于压缩真空态与其环境的耦合而产生的与阻尼和扩散有关的“推拉”效应。与经典动力学相反，（在零温度下）耗散只将系统“拉”向相空间的原点，我们还观察到向外的“推”，因为我们的系统必须遵守海森堡的不确定性关系。利用光学参量振荡器在不同抽运水平下产生的压缩真空态，我们确定了压缩动力学及其中心驻点的拓扑荷为“$-1$”.我们的实验验证，这种电荷是保护弱以及强散肩条件。该方法具有很高的分辨能力，为测量开放量子系统动力学的量子性和非经典性建立了实验范式。
2023-01-19 quant-ph
Improving quantum walk metrology with split-step quantum walk
Faculty of Physics, Shahrood University of Technology（沙赫鲁德理工大学物理学院）
该研究提出利用分裂步量子行走提升多参数估计精度，通过设置单一参数优化量子 Fisher 信息矩阵元素以提高测量精度。
2025-05-23 quant-ph
Topological Sensing in the Dynamics of Quantum Walks with Defects
Southeast University（东南大学）；Tongji University（同济大学）；Anhui University（安徽大学）；RIKEN（理化学研究所）；The University of Michigan（密歇根大学）
本研究提出利用量子行走中缺陷的动力学特性，通过演化时间实现高精度的拓扑量子感知，接近海森堡极限并展示强鲁棒性。
2026-01-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Demonstration of dual Shapiro steps in small Josephson junctions
该研究通过将小型Al/AlOₓ/Al约瑟夫森结的布洛赫振荡与不同频率的正弦及脉冲驱动同步，观测到双夏皮罗台阶，验证了量子对偶关系，为量子计量应用奠定基础。
2024-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Demonstration of Discrete-Time Quantum Walks and Observation of Topological Edge States in a Superconducting Qutrit Chain
National Laboratory of Solid State Microstructures, School of Physics, Nanjing University（南京大学固体微结构物理学院）；School of Physics, Hangzhou Normal University（杭州师范大学物理学院）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Shishan Laboratory, Suzhou Campus of Nanjing University（南京大学苏州校区石湖实验室）
该研究利用超导三能级系统实现了可扩展的离散时间量子行走，并首次在超导平台上观测到拓扑边缘态。
2026-01-05 quant-ph
Screw-dislocation-engineered quantum dot: geometry-tunable nonlinear optics, orbital qubit addressability, and torsion metrology
本文针对螺位错工程量子点体系，研究均匀扭转介质中的受限单电子特性，发现其具备几何可调非线性光学响应、轨道量子比特可寻址能力与高分辨纳米扭转计量潜力，还可实现腔QED参数的原位拓扑调控。
2025-11-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Experimental demonstration of a hyper-entangled ten-qubit Schrödinger cat state
在量子信息科学的新兴领域中，对越来越多的量子比特进行相干操作以产生纠缠态已经成为一个重要的目标和基准。多粒子纠缠态是基于测量的量子计算和高精度量子精密测量的物理资源。然而，它们的实验性制备被证明极具挑战性。到目前为止，已经证明了多达六个，八个原子或六个光子量子比特的纠缠态。在这里，通过利用光子的偏振和动量自由度，我们报告了超纠缠六，八和十量子比特薛定谔猫态的创建。我们的猫状态的特点，通过评估他们的量子数和检测的存在下，真正的多体纠缠。对实验装置进行小的修改将允许生成多达10个量子比特的各种图形状态。我们的方法提供了一个快捷的方式来扩展有效的希尔伯特空间，打开有趣的应用，如量子增强的超分辨相位测量，图形状态生成的任意子模拟和拓扑错误校正，和新的测试与超纠缠的非局域性。
2008-09-24 cond-mat.other quant-ph
Quantum metrology of hopping strength in a one-dimensional electronic chain
本文提出利用伪超辐射相变腔—电子链系统中的压缩真空腔基态作为量子探针，实现一维电子链跃迁强度的高精度临界量子计量。
2025-05-13 quant-ph
Characterization of topological states via dual multipartite entanglement
我们证明了多体纠缠能够表征一维量子纠缠保护的拓扑序，这可以通过基态的量子费舍尔信息相对于定义在对偶晶格中的自旋算符的标度行为来证明.我们研究了一个扩展Kitaev链的$\mathbf{Z}$对称性等同确定的绕组数和配对的马约拉纳零模式在每个端部。利用量子费舍尔信息密度相对于不同对偶晶格中生成元的比例系数来检测高绕组数的拓扑相位。拓扑态的对偶多体纠缠具有比二体纠缠更丰富的性质和更复杂的结构，在鲁棒量子计算和量子精密测量中有着广阔的应用前景，并且可以推广到Kitaev蜂窝模型中拓扑序的识别.
2018-04-03 quant-ph
Observation of a non-Abelian Yang Monopole: From New Chern Numbers to a Topological Transition
由于全局拓扑性质对局部扰动具有鲁棒性，因此理解和操纵物理系统的拓扑性质对于推进量子科学和技术至关重要。对于量子计算，拓扑保护的量子位操作可以增加计算鲁棒性，并且对于计量学，量化的霍尔效应直接定义冯克利青常数。从根本上说，拓扑序是由扩展空间中被称为拓扑缺陷的奇点产生的，并用陈数来量化，每个陈数都度量了不同种类的场穿过包围这些拓扑奇点的表面。在这里，受高能理论的启发，我们描述了我们的合成和表征的奇异性存在于非阿贝尔规范理论-杨幂-使用原子玻色-爱因斯坦凝聚体在一个五维空间，并量化的陈数包围流形上测量的杨幂。虽然著名的第一个陈省身数消失了，但第二个陈省身数却没有消失，这是第一次在任何物理环境中测量。通过移动流形，我们观察到了一个从“拓扑”到“平凡”的相变。
2016-10-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Room temperature entanglement between distant single spins in diamond
纠缠是量子物理学的核心但转瞬即逝的现象。一旦被认为是量子理论的一个独特的反直觉性质，它已经发展成为量子技术的最核心的元素，为量子计算机提供速度，为长距离量子密码学提供一条道路，并提高量子精密测量的灵敏度。因此，已经有许多实验证明光子，原子，离子以及固态系统如自旋或量子点，超导电路和宏观金刚石之间的纠缠。在这里，我们实验证明两个工程单固态自旋量子位（量子位）在环境条件下的纠缠。缺陷对的光子发射揭示了基态自旋相关。通过量子态层析成像证明了纠缠（保真度= 0.67 \pm 0.04）。此外，电子自旋纠缠的寿命延长到ms的纠缠交换到核自旋，证明核自旋纠缠超过25 nm的长度尺度。这些实验标志着朝着可扩展的室温量子器件迈出了重要的一步，该器件在量子信息处理以及计量学中具有潜在的用途。
2012-12-12 quant-ph
An Operational Definition of Topological Order
物质的拓扑有序态对微扰的无与伦比的鲁棒性在量子计算和量子精密测量中有着直接的应用，然而它们的存在对我们理解相变提出了挑战。然而，对于什么实际上构成拓扑序的全面理解仍然缺乏。在这里，我们表明，一个可以解释的拓扑秩序的能力，系统进行拓扑纠错。我们发现，这种操作方法对应于一个可测量的既奠定了概念基础，以前的分类拓扑秩序，也导致了一个成功的分类在迄今为止无法访问的情况下的拓扑秩序在开放量子系统。我们证明了开放系统中拓扑序的存在性及其到拓扑平凡态的相变。我们的研究结果证明了拓扑序在非平衡量子系统中的可行性，从而大大拓宽了可能的技术应用范围。
2021-02-26 cond-mat.str-el hep-th quant-ph
Quantum enhanced mechanical rotation sensing using wavefront photonic gears
提出基于高维结构光与N=2高通量N00N态源的机械旋转量子传感方案，利用相反螺旋相位板实现16倍超分辨率和25倍灵敏度增强，并可实时检测角加速度。
2024-04-04 physics.optics quant-ph
Direct measurement of a one-million-dimensional photonic state
在量子精密测量科学和量子光子学研究中，获取光子携带的大量信息是一个持久的挑战。光子的横向空间态是一个便于研究的高维量子系统，因为它有一个很好理解的经典模拟光束的横向复场分布。所有当前可用的量子精密测量技术的一个严重缺点是需要耗时的表征过程，这非常不利地与量子系统的维度成比例。在这里，我们展示了一种技术，直接测量一个百万维光子空间状态在一个单一的设置。通过安排一个弱的动量测量和平行的强的位置测量，整个光子态矢量的复值变得可直接测量。我们测量的状态的维度比以前测量的大约大四个数量级。我们的工作为实时表征高维量子系统开辟了一条实用的途径。此外，我们的演示也作为一个高速，极高分辨率的明确复杂的领域测量技术，为各种经典的应用。
2015-03-16 physics.optics quant-ph
Quantization of Physical Interaction Strengths via Singular Moduli
State Key Laboratory for Precision Spectroscopy, ECNU, Shanghai（精密光谱学国家重点实验室，华东师范大学）；Dept. of Chemistry/Physics, University of California, Irvine（加州大学尔湾分校化学/物理系）；QuMorpheus Invitiative（QuMorpheus倡议）
通过工程单模X_9奇点，在驱动耗散晶格中实现相互作用强度的拓扑量化，为力传感和量子逻辑门提供通用标准。
2025-12-25 physics.optics quant-ph
Topological control of quantum speed limits
本文研究拓扑相中量子费舍尔信息与量子速度极限的调控，证明无色散拓扑相中QFI受陈数等拓扑不变量约束，速度极限按$\sqrt{|C|}$标度，高陈数平台可显著增强QFI容量并实现速度极限的实际调控。
2025-07-21 cond-mat.str-el quant-ph
Demonstration of tripartite cat states in two distinct classes of entanglement
Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore（新加坡国立大学量子技术中心）；Department of Physics, National University of Singapore（新加坡国立大学物理系）
研究通过三个微波谐振器与辅助超导跨导量子比特耦合，实现两类宏观三方纠缠猫态，利用跨导量子比特能级生成态并重构，获不同保真度，验证不同纠缠类，为宏观多体纠缠和容错量子信息处理研究提供测试平台。
2026-10-22 quant-ph
Review: Quantum Metrology and Sensing with Many-Body Systems
本文综述多体系统在量子计量与传感中的应用，梳理平衡与非平衡临界性作为量子增强灵敏度资源的机制及最新进展。
2025-06-07 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el physics.app-ph
Modular non-Hermitian topology and its application to critical sensing
University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）；Tianfu Jiangxi Laboratory（天府江西实验室）
本文研究模块化结构如何丰富非厄米拓扑系统的独特拓扑属性（如非厄米趋肤效应和传统体边对应关系的破坏），并展示其在光谱拓扑相变附近增强临界传感性能的能力，同时适用于多参数估计场景。
2026-05-27 cond-mat.str-el quant-ph
Observation of arbitrary topological windings of a non-Hermitian band
非厄米特系统能带中的非平凡拓扑特征为在经典或量子开放系统中实现鲁棒物理行为提供了有希望的途径。一个关键的拓扑特征，独特的非厄米特系统，是非平凡的缠绕的能带在复杂的能量平面。在这里，我们提供了直接的实验演示，这样的非平凡的绕组，通过实施非厄米晶格哈密顿沿着在环形谐振器中形成的频率合成维度进行同时的相位和振幅调制，并通过直接表征复杂的能带结构。此外，我们表明，拓扑绕组可以直接控制通过改变调制波形。我们的结果为非保守系统中拓扑非平凡相的实验合成和表征开辟了一条途径。
2021-03-25 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Universal quantum Fisher information and simultaneous occurrence of Landau-class and topological-class transitions in non-Hermitian Jaynes-Cummings models
该研究分析两类非厄米 Jaynes-Cummings 模型，证明例外点相变处的量子 Fisher 信息具有跨参数、能级和相的超普适性，并揭示 Landau 类与拓扑类相变可同时发生。
2024-05-20 quant-ph
Topological Quantum Interferometry
National Laboratory of Solid State Microstructures, School of Physics, and Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University（南京大学固体微结构物理学院、先进微结构协同创新中心）
提出基于交换贝里相位的拓扑量子干涉测量方法，通过几何相位控制双光子空间干涉，实现高维量子态的非层析表征和拓扑保护态选择。
2026-06-19 quant-ph
Creation and control of multi-phonon Fock states in a bulk acoustic wave resonator
力学运动的量子态是量子信息、计量学和基础物理研究的重要资源。最近的超导量子比特耦合到声学谐振器的演示开辟了对宏观运动模式进行量子操作的可能性，这些模式可以作为长寿命的量子存储器或换能器。此外，它们可以潜在地用于测试宏观物体中的新型退相干机制和对标准量子理论的其他修改。这些应用中的许多都要求能够创建和表征复杂的量子态，对量子操作的速度和力学模式的相干性提出了苛刻的要求。在这项工作中，我们证明了控制产生的多声子Fock态的宏观体声波谐振器。我们还进行了维格纳层析成像和状态重建，以突出的量子性质的准备状态。这些演示是由我们的声学谐振器的长相干时间和我们有选择地耦合到个别声子模式的能力。我们的工作表明，电路量子声动力学（电路QAD）能够实现宏观力学对象的复杂量子控制，并打开了使用声学模式作为新的量子资源的大门。
2018-11-02 quant-ph
Processing Quantum Information in Hybrid Topological Qubit and Superconducting Flux Qubit System
研究了一个由Majorana型半导体纳米线和超导磁通量子比特组成的复合系统。研究发现，这两个子系统之间的耦合可以通过电学方法控制，为实现基于Majorana拓扑的π/8相位门提供了一种方便的方法.我们还提出了一个利用朗道-齐纳跃迁将信息从通量量子比特转移到拓扑量子比特的方案。此外，我们还提出了一种名为top-flux-flux的拓扑结构来检索存储在拓扑量子比特中的信息。随着两个拓扑量子比特纠缠的演示，利用这种混合系统进行量子信息处理是非常有希望的。
2012-12-11 cond-mat.supr-con quant-ph
Error correcting power of small topological codes
许多量子技术现在已经达到了很高的成熟度和控制水平，并且很可能很快就可以使用小型拓扑纠错码来抑制自然发生的量子噪声。在这样做的时候，有必要定义明确的可实现的指标来衡量和比较实际代码的性能。在这里，我们考虑几个家庭的拓扑代码的最小的例子：表面码，颜色代码，和规格颜色代码，并确定最低要求，以证明误差抑制。我们使用一个精确的解码器来比较简单的模型下的物理误差和测量误差的代码的性能，并确定每个代码的物理参数的可纠正性的区域。
2016-09-06 quant-ph
Achieving the Multi-parameter Quantum Cramér-Rao Bound with Antiunitary Symmetry
本文提出利用反幺正对称性优化参数编码策略，通过两类量子统计模型实验证明多参数估计可同时达到量子Cramér-Rao界且精度至少提升两倍。
2024-11-22 quant-ph
Quantum discord determines the interferometric power of quantum states
量子精密测量利用量子力学定律来提高估计技术相关参数（例如相位、频率或磁场）的精度。探测器状态通常根据其参数正在被估计的特定动态来定制。在这里，我们考虑一个新的框架，量子估计进行干涉配置，使用二分探针状态时，只有生成的哈密顿量的频谱是已知的。我们引入了一个图的计划，给出了最坏情况下的精度在所有合适的哈密顿量，并证明了它的金额正好是一个可计算的测量输入探针的不和谐型量子相关。我们补充我们的理论结果与计量实验，实现了在一个高度可控的室温核磁共振设置，这提供了一个概念验证的演示的有用性不和谐的传感应用。不一致的探针，以保证非零精度的估计过程中，不同的生成哈密顿，而经典相关的探针是无法完成的估计在最坏的情况下设置。这项工作为一般量子相关性建立了严格而直接的操作解释，揭示了它们在量子技术中的潜力。
2014-05-28 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
