研究兴趣

我们主要进行量子精密测量的理论和实验研究，以及量子精密测量背后的基本物理问题，具体包括海森堡不确定性原理、量子关联、量子层析、量子资源理论。我们实验工作平台包括线性光学和光子-原子集成芯片。

海森堡极限精度量子精密测量

精密测量是科学与技术发展的主要驱动力。当前，传统精密测量技术中最先进的激光干涉引力波天文台（LIGO）已经达到了传统方法的精度极限，受到了标准量子精度极限（也称散粒噪声极限）的限制。新一代量子精密测量技术可以打破传统方法中的散粒噪声限制，可以达到海森堡精度极限。目前这种量子精密测量技术已经在最简单对易信道-参数取不同值时对易的信道称为对易信道-条件下的光学相位测量实验中成功实现。但是，实际测量任务中，信道对易的条件一般并不满足，测量问题包含多个参数，测量中噪声不可避免，例如物体方向测量、量子陀螺仪、量子门层析等等。 为了将量子精密测量技术推向实际应用场景，我们在量子精密测量的研究中侧重三个方面： 多参数 1、非对易一般信道 2以及有噪声场景。

量子层析术

量子层析用于表征量子系统的状态，演化和测量的工具，是许多量子信息任务的起点。精度和复杂性是评价量子层析的两个主要指标。在精度上，我们实现了自适应量子层析成像技术 3，达到了分离测量中的精度极限。为了进一步提高精度，我们提出并实现了基于量子行走的集体测量技术，该测量达到了前所未有的精度，并超越了分离测量中的精度极限 4， 5。在复杂性方面，我们提出了快速的线性回归估算并使用并行GPU编程，最终成功实现了14量子比特态的完全重构 6，这是目前国际上能够完整重构状态的最大量子系统。我们还通过实验对SU（2）运算符进行了自导引层析，以降低量子过程层析的算法复杂性 7。我们进一步在实验上采用局域测量实现了量子过程验证，大大减少了测量的复杂性。

量子资源理论

量子资源理论研究在一定约束下信息的转换和转化。 在量子信息，量子热力学和其他物理领域中，对各种资源的量化和操纵具有重要意义。 最近，资源理论激发了对长期存在于本地化系统中的非经典性概念的严格研究，在这些系统中，相干理论的发展已成为一项基本任务。 在这里，我们专注于操纵和转换量子资源的理论和实验研究。 特别是，我们通过实验研究了在量子态中操纵相干性的任务，提出了一种用于循环互转换相干性和量子相关性的电路，开发了一种基于相干性检测非马尔可夫性的新方法，并通过实验测试了集体测量的能力， 减少测量反作用。