量子多体传感器的设计对于提高磁测量技术至关重要，将为医学成像、材料科学和基础物理学带来巨大进步。由基础院Abolfazl Bayat教授领导的“量子信息技术物理学（PQIT）”课题组已提出了多种此类设计，包括抗外部扰动的拓扑传感器（Physical Review Letters 2022）、基于序列测量的磁场传感（Physical Review Letters 2022）、用于弱场探测的Stark探针（Physical Review Letters 2023）等。然而，实现这些设计的核心挑战在于底层硬件的可扩展性。
近日，Abolfazl Bayat教授团队在量子信息领域top期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）发表题为“Scalable approach for designing superior quantum sensors”的研究论文。博士后Chiranjib Mukhopadhyay为论文第一作者，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论文第一单位。
在这项工作中，来自PQIT课题组的Mukhopadhyay博士和Bayat教授证明了一种基于模块化结构的可扩展设计，不仅能保留所有探测优势，还能够在全新方面拓展传感范围。
图 量子多体传感器模块化设计示意图
首先，他们在理论上证明了模块化多体系统可以任意增加临界区域。利用这一创新，他们展示了此类传感器在更宽的底层参数工作范围内实现了量子增强精度。此外，他们还证明了这种特性不是偶然的，而是普遍适用于经历不同相变的各种传感器，以及不同维度的传感探针。随着物质互连技术的成熟，这一技术将在整个相图上提升探测性能，从而满足基础和应用需求的改进磁力计要求。
作者简介
Chiranjib Mukhopadhyay，博士后研究员。主要研究方向为量子传感和量子模拟。2020年于印度哈里什·钱德拉研究所获博士学位，2021年任斯洛伐克科学院Stefan Schwarz基金博士后，2022年加入基础与前沿研究院Abolfazl Bayat 教授团队任博士后。
Abolfazl Bayat，教授，博士生导师。主要研究方向为量子传感和量子模拟。2017年作为国家青年人才全职引进电子科技大学，已入选“四川省人才计划”（2017），获四川省“天府友谊奖”（2022）、中国政府友谊奖（2024）等荣誉。共主持重大研究计划培育项目等国家自然科学基金5项、科技部外国专家项目2项，目前已在Physical Review Letters上发表了8篇研究论文。
