乔从丰课题组在量子精度测量的最优策略研究中取得重要进展
测量的不确定性是量子理论的基本特性，构成了获取高精度信息的一个终极约束。纠缠及其蕴含的非定域性是量子理论的另一类特有属性。在理论上，已有的研究表明纠缠可以帮助人们实现突破传统量子极限的精度测量。但是实际中如何利用其纠缠伙伴的测量结果来降低自身可观测量的不确定性一直没有普适的最优测量策略和方案。
最近，乔从丰与合作者李军利从格理论出发，利用直和形式的majorization不确定关系具有唯一确定的最优边界这一结果，获得了利用纠缠态来降低单侧系统中任意可观测量测量不确度的最优测量策略。该测量策略适用于任意具有两体（或多体）关联的态（纯态或混态）。当应用于不相容物理量的测量时，测量策略体现为对不确定关系下界的修正。由该最优测量策略所得修正明显优于一般性的理论研究结果（如The uncertainty principle in the presence of quantum memory, Nat. Phys. 6, 659 (2010)，见文后图中对比）。同时，修正的大小定量地依赖于纠缠态自身所蕴含的非定域性的强弱。因此，利用最优测量策略我们不但可以获得超越量子极限的测量精度方法，还可以反过来用于定量判断纠缠系统的纠缠程度和类型。这对我们获取更进一步的测量精度以及深入理解量子测量和非定域性的关系都具有重要意义。
该研究成果以“An optimal measurement strategy to beat the quantum uncertainty in correlated system”为题发表于《Advance Quantum Technologies》[Adv. Quantum Technol. 2000039 (2020)]杂志上。以上工作得到国家自然科学基金、中国科学院大学真空物理重点实验室、中国科学院大学优秀青年教师科研能力提升项目等资助。
