近日，电子科技大学基础与前沿研究院Abolfazl Bayat教授团队在国际著名期刊Physical Review Letters（物理评论快报）上发表题为《Global sensing and its impact for quantum many-body probes with criticality》的研究成果。电子科技大学基础与前沿研究院博士后Victor Montenegro为论文第一作者，博士后Utkarsh Mishra为第二作者，Abolfazl Bayat教授为论文的通讯作者，电子科技大学基础与前沿研究院为第一作者单位。该论文涉及量子技术的热门话题之一——量子传感。《Physical Review Letters》是物理领域顶级国际学术期刊，2019年影响因子为8.385。

　　在探索例如深海和恶劣的太空环境这样的未知领域时，需要感知周围环境参数的探测器能够在周围环境产生大范围变化的时候也可以正常工作。大多数常规传感器的功能范围有限，超出这些范围它们将无法可靠地运行。Abolfazl Bayat教授团队提出了一种新方案，该方案可以量化传感器在宽范围内工作时的性能。这为传感器的优化提供了一种系统的方法，可以在任何较大的参数范围内以最佳精度运行。此方法被用于在临界区内性能胜过所有经典传感器的量子多粒子传感器上。这个方法使得可以通过优化外部磁场强度来保证传感器一直在临界区附近工作。此外，这种机制允许优化单个量子多粒子传感器，使得可以可靠地同时测量多个独立参数在很大范围内的变化情况。

　　上图简单地描述了这种方法。量子多粒子传感器的临界区将不同的相位分离。感兴趣的区域可能非常宽且距离该临界区很远。传感器只能在临界区上以最佳方式工作。通过优化传感器的外部参数，我们可以将感兴趣的区域沿着临界区移动到最佳位置。

　　该提案为基于多粒子相互作用系统的下一代量子传感器开辟了一条新路径，使得可以在更大的参数范围内以前所未有的精度测量各种环境变量。

　　论文链接：

　　https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.126.200501

　　作者简介：

　　Abolfazl Bayat，教授，博士生导师，国家青年人才。主要研究方向为量子信息与凝聚态物理，通过利用强耦合的多体系统为纠缠源，并运用于量子通讯和量子计算等量子技术领域。已与全球22名量子信息领域的教授及其团队开展科研合作。在相关领域内国际顶级期刊上共发表了50 篇高质量论文，包括Nature Communication（1篇）, Physical Review Letters（9篇）, Physical Review B（10篇），Physical Review A（15篇）等。Google Scholar（截止至2021年4月30日）论文总引用超过1405次，h-index为23，单篇最高引用率119次。主持含两项国家自然科学基金（其中1项为国家重大研发计划培育项目）。担任Physical Review journals, New Journal of Physics等国际期刊审稿专家。

　　Victor Montenegro，基础与前沿研究院博士后，博士毕业于英国伦敦大学学院，其主要研究方向为量子信息、量子光学和量子腔电动力学，以及最新的量子强关联多体系统。现阶段主要研究量子计量学、光和物质的非经典态制备、开放量子系统的动力学。相关成果发表在Quantum, Physical Review Letters, Physical Review A, Physical Review Research等国际期刊，总计20篇。现已获得国家自然科学基金外国青年学者研究基金1项、中国博士后科学基金面上资助1项。

　　Utkarsh Mishra，基础与前沿研究院博士后，致力于研究量子信息论与多体物理学的联系。他专注于多体系统的非平衡动力学及其在量子技术（如量子传感）中的应用，同时，他还在研究动态相变和无序对多体系统中信息回流的影响。其研究成果发表在New Journal Physics, Physical Review A, Annals of Physics, Journal of Magnetism and Magnetic Materials等国际期刊，总计13篇。现已获得中国博士后科学基金面上资助1项。