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近日，基础与前沿研究院Abolfazl Bayat教授团队在Nature Communications发表题为“Exponentially-enhanced quantum sensing with many-body phase transitions“的研究论文。基础与前沿研究院博士后Saubhik Sarkar为论文第一作者，Abolfazl Bayat教授为论文通讯作者，电子科技大学基础与前沿研究院为论文第一单位。

量子技术被认为是未来社会变革的驱动力，它将影响通讯、运算、感测和计量等多个关键领域。这些技术利用量子力学的独特性质，为设备赋予前所未有的能力。尽管量子计算因其相对于传统方法的潜在指数级加速而备受瞩目，但实现大规模容错量子计算机仍需数年时间。这使得在感测等其他领域实现切实可行的指数级量子优势显得尤为重要。

量子感测器正在各种物理平台上迅速涌现，例如冷原子和离子、固态系统、光学元件和超导电路。这些感测器的尺度范围广泛——从纳米到微米——并且擅长以极高精度探测微弱场强。与精度随尺寸线性变化的传统感测器不同，量子感测器的灵敏度可以实现超线性（如平方级）的提升。

在这项研究中，作者证明了一类在接近一阶量子相变点运行的特殊量子感测器可以实现指数级提升的感测精度。这些临界感测器利用处于相变点系统的极高灵敏度，显著增强性能。虽然人们已探索多种量子临界性以期量子增强感测，但只有一阶相变能够带来随系统尺寸呈指数级增长的精度提升。研究指出，这种优势源于相变点附近独特的能隙闭合行为。值得注意的是，即便考虑到在临界点附近制备这些感测器所需的时间，精度的指数级提升仍然得以保持。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-60291-6

作者简介：

Saubhik Sarkar，博士后研究员。主要研究方向为量子传感和量子模拟。2018年获得英国思克莱德大学博士学位。2023年加入电子科技大学基础与前沿研究院Abolfazl Bayat教授团队，担任博士后研究员。在Nature Communications、Physical Review Letters、Physical Review X 上发表数十篇论文，并获得了国家自然科学基金外国青年学者研究资助（2025年）。

Abolfazl Bayat，教授、博士生导师，主要研究方向为量子传感与量子模拟。2017 年作为国家级青年拔尖人才全职引进至电子科技大学基础与前沿科学研究院工作。曾入选 2017 年度“四川省人才计划”，荣获 2022 年度四川省“天府友谊奖”和 2024 年度中国政府友谊奖等荣誉。主持国家自然科学基金项目 5 项、科技部外国专家项目 2 项，以及其他重大研究计划培育项目。已发表 SCI 一区期刊论文 2 篇，其中《自然·通讯》（Nature Communications） 2 篇，《物理评论快报》（Physical Review Letters） 15 篇。