近期，理学院林强教授团队成员郑文强教授与丹麦尼尔斯·玻尔研究所Eugene Polzik教授团队合作，在量子增强型原子磁力仪研究方向上取得重要进展。该成果以“Entanglement-Enhanced Magnetic Induction Tomography”为题，于2023年5月16日发表在物理学顶尖期刊《Physical Review Letters》上，郑文强为该论文第一作者。同时，该论文被列为物理学特别推荐(Featured in Physics，Editors' Suggestion)，并得到美国物理学会(APS)的推荐报道。

图：APS的推荐报道

论文链接：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.130.203602

APS报道链接：https://physics.aps.org/articles/v16/s70

量子的不确定关系决定着人们无法同时精确测量两个不对易的可观测量，从而形成量子精密测量领域的标准量子极限。对于原子精密测量系统，待测物理量的信息存储于原子态中，通过光子读取原子态，最终将待测信息转换成可读信号。在这个过程中，原子系统、光子以及它们之间的相互作用遵循量子力学规律，因而，由量子不确定关系导致的原子自旋投影噪声、光子的散粒噪声以及光子测量过程中产生的反作用噪声会导致测量结果的不确定性，也就是所谓的量子噪声。

随着人们对量子系统中经典噪声抑制能力的极大提升，量子噪声逐渐在原子精密测量任务中显现，对量子噪声水平的抑制成为当今量子精密测量的前沿研究领域。在量子系统中引入量子纠缠或者量子压缩可以突破标准量子极限。郑文强教授与丹麦合作者攻克了多项技术难题，通过频闪脉冲非破坏测量的方式，在原子系综中制备了-4.6dB的原子自旋压缩态。同时，该研究工作将原子自旋压缩态首次成功应用于材料电导率测量的任务中，实现了突破标准量子极限的电导率测量精度，开辟了量子增强型精密测量新的应用方向。

图：量子增强型电导率测量实验结果。蓝色表示未利用原子压缩技术的结果分布，红色表示基于原子压缩态的结果分布