量子壓縮是量子物理中的一個(gè)概念，即系統(tǒng)的一個(gè)方面的不確定性減少，而另一個(gè)相關(guān)方面的不確定性增加。

想象擠壓一個(gè)充滿空氣的圓氣球。在正常狀態(tài)下，氣球是完美的球形。當(dāng)你擠壓一邊時(shí)，它會(huì)變平，并向另一個(gè)方向伸展。這代表了在壓縮量子態(tài)中發(fā)生的事情:你正在減少一個(gè)量的不確定性(或噪音)，比如位置，但這樣做，你增加了另一個(gè)量的不確定性，比如動(dòng)量。

然而，總不確定性保持不變，因?yàn)槟阒皇窃趦烧咧g重新分配。即使整體的不確定性保持不變，這種“擠壓”使您能夠以比以前更高的精度測(cè)量其中一個(gè)變量。

在只需要精確測(cè)量一個(gè)變量的情況下，這種技術(shù)已經(jīng)被用于提高測(cè)量的準(zhǔn)確性，例如提高原子鐘的精度。然而，在需要同時(shí)測(cè)量多個(gè)因素(如物體的位置和動(dòng)量)的情況下使用擠壓法更具挑戰(zhàn)性。

在《物理評(píng)論研究》上發(fā)表的一篇新論文中，東北大學(xué)的Le Bin Ho博士探索了壓縮技術(shù)在提高多因素量子系統(tǒng)測(cè)量精度方面的有效性。分析提供了理論和數(shù)值見(jiàn)解，幫助在這些復(fù)雜的測(cè)量中實(shí)現(xiàn)最大精度的機(jī)制識(shí)別。

“這項(xiàng)研究的目的是更好地理解量子壓縮如何在更復(fù)雜的測(cè)量情況下使用，包括對(duì)多個(gè)相位的估計(jì)，”勒說(shuō)。“通過(guò)弄清楚如何實(shí)現(xiàn)最高水平的精度，我們可以為量子傳感和成像的新技術(shù)突破鋪平道路。”

這項(xiàng)研究觀察了一個(gè)三維磁場(chǎng)與一組相同的二能級(jí)量子系統(tǒng)相互作用的情況。在理想的情況下，測(cè)量的精度可以達(dá)到理論上盡可能精確的程度。然而，早期的研究一直在努力解釋這是如何工作的，特別是在現(xiàn)實(shí)世界中，只有一個(gè)方向才能實(shí)現(xiàn)完全的量子糾纏。

這項(xiàng)研究將產(chǎn)生廣泛的影響。通過(guò)對(duì)多個(gè)階段進(jìn)行更精確的量子測(cè)量，它可以顯著推動(dòng)各種技術(shù)的發(fā)展。例如，量子成像可以產(chǎn)生更清晰的圖像，量子雷達(dá)可以更準(zhǔn)確地探測(cè)物體，原子鐘可以變得更加精確，從而改進(jìn)GPS和其他對(duì)時(shí)間敏感的技術(shù)。

在生物物理學(xué)方面，它可能導(dǎo)致核磁共振等技術(shù)的進(jìn)步，并提高分子和細(xì)胞測(cè)量的準(zhǔn)確性，提高用于早期發(fā)現(xiàn)疾病的生物傳感器的靈敏度。

“我們的發(fā)現(xiàn)有助于更深入地理解量子傳感測(cè)量精度提高背后的機(jī)制，”Le補(bǔ)充道?！斑@項(xiàng)研究不僅推動(dòng)了量子科學(xué)的邊界，而且為下一代量子技術(shù)奠定了基礎(chǔ)?！?/p>

展望未來(lái)，Le希望探索這種機(jī)制如何隨著不同類型的噪音而變化，并探索減少噪音的方法。