南大张团队发表了量子探测器相干性的研究成果。

近日，德国乌尔姆大学现代工程与应用科学学院张教授研究组(Universit？tulm)Martin b . plen io教授的研究小组，“可调量子探测器相干性的实验量化”，由滑铁卢大学的刘子文博士和澳大利亚悉尼科技大学的于能坤教授合作完成，发表在《物理评论快报》第65438期。+025，060404 (2020)，DOI:10.1103/physrevlett . 125.060404)。本工作从量子资源理论的角度研究了量子探测器利用量子资源的能力，并在实验中首次量化了一类量子探测器——可调弱场零差探测器——在不同构型下利用相干性作为量子资源的能力。

图1。量化探测器相干性的实验示意图。

量子探测器的结构和应用场景比经典探测器更复杂，因此用于量化经典探测器性能的参数，如探测效率和噪声强度，并不能完全描述量子探测器的性能。而是应该从量子资源的角度提出一种新的量化量子探测器性能的方法。量子相干性是量子技术超越传统设备性能的基础资源，而实现这一优势的前提是测量设备能够有效提取量子态和量子操作中的相干性。基于最近发表的量子操作相干的资源理论，研究团队将其扩展并用于定量研究量子探测器提取相干的能力，研究了一类重要的量子探测器——可调谐弱场零差探测器探测量子相干的能力，并通过量子探测器层析实验重构了探测器的测量算符，进而计算了探测器的相干性。通过对不同构型的可调谐弱场零差探测器相干性的实验标定，研究团队获得了导致量子探测器探测相干能力变化的因素，为今后进一步使用该类探测器提供了有力的理论指导。同时，该工作首次从资源理论的角度研究量子测量，为准确评估量子测量设备的性能提供了新的思路。

图二。不同本振和干涉对比度下可调弱场零差探测器相干值的变化趋势。

量子相干在量子计算、量子通信、量子计量和量子生物学中起着不可或缺的作用。因此，量子相干作为对资源的定量评价引起了广泛的兴趣，人们做了大量的工作来研究相干的产生和调控。然而，要将量子相干应用到更广泛的领域，仅仅产生和调控相干是不够的，还必须能够检测相干，而这项工作正好填补了这一空白，从而完善了量子相干的研究框架，进一步普及了它的应用。

南京大学现代工程与应用科学学院博士生徐惠超、徐飞翔和乌尔姆大学博士生托马斯·托伊尔是本文的第一作者。德累斯顿工业大学的Dario Egloff大力支持并参与了这项研究。张教授和Martin B. Plenio教授是本文的* * *合著者，南京大学是本文的第一单位。本研究得到了国家重点R&D计划(2018YFA0306202、2017YFA0303703)、国家自然科学基金等项目以及人工微结构科学与技术协同创新中心和固体微结构物理国家重点实验室的支持。

论文链接:https://journals . APS . org/PRL/abstract/10.1103/physrevelett . 125 . 4665366