量子多體傳感器的設計對于提高磁測量技術至關重要，將為醫學成像、材料科學和基礎物理學帶來巨大進步。由基礎院Abolfazl Bayat教授領導的“量子信息技術物理學(PQIT)”課題組已提出了多種此類設計，包括抗外部擾動的拓撲傳感器(Physical Review Letters 2022)、基于序列測量的磁場傳感(Physical Review Letters 2022)、用于弱場探測的Stark探針(Physical Review Letters 2023)等。然而，實現這些設計的核心挑戰在于底層硬件的可擴展性。 
近日，Abolfazl Bayat教授團隊在量子信息領域top期刊《物理評論快報》(Physical Review Letters)發表題為“Scalable approach for designing superior quantum sensors”的研究論文。博士后Chiranjib Mukhopadhyay為論文第一作者，Abolfazl Bayat教授為論文的通訊作者，電子科技大學基礎與前沿研究院為論文第一單位。
在這項工作中，來自PQIT課題組的Mukhopadhyay博士和Bayat教授證明了一種基于模塊化結構的可擴展設計，不僅能保留所有探測優勢，還能夠在全新方面拓展傳感范圍。
圖 量子多體傳感器模塊化設計示意圖
首先，他們在理論上證明了模塊化多體系統可以任意增加臨界區域。利用這一創新，他們展示了此類傳感器在更寬的底層參數工作范圍內實現了量子增強精度。此外，他們還證明了這種特性不是偶然的，而是普遍適用于經歷不同相變的各種傳感器，以及不同維度的傳感探針。隨著物質互連技術的成熟，這一技術將在整個相圖上提升探測性能，從而滿足基礎和應用需求的改進磁力計要求。
作者簡介：
Chiranjib Mukhopadhyay，博士后研究員。主要研究方向為量子傳感和量子模擬。2020年于印度哈里什·錢德拉研究所獲博士學位，2021年任斯洛伐克科學院Stefan Schwarz基金博士后，2022年加入基礎與前沿研究院Abolfazl Bayat 教授團隊任博士后。
Abolfazl Bayat，教授，博士生導師。主要研究方向為量子傳感和量子模擬。2017年作為國家青年人才全職引進電子科技大學，已入選“四川省人才計劃”(2017)，獲四川省“天府友誼獎”(2022)、中國政府友誼獎(2024)等榮譽。共主持重大研究計劃培育項目等國家自然科學基金5項、科技部外國專家項目2項，目前已在Physical Review Letters上發表了8篇研究論文。
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