分布式量子传感网络实现接近海森堡极限的超高分辨率
韩国科学技术研究院（KIST）量子技术中心的研究团队近期取得一项突破：他们成功构建并测试了全球首个超高分辨率分布式量子传感网络。该成果不仅在测量精度上实现显著提升，还接近量子物理理论中所定义的“海森堡极限”，为未来量子传感技术的发展开辟了新路径。
研究中，团队通过萨格纳克干涉仪生成贝尔态，并进一步制备出多模N00N纠缠态。这些纠缠态随后被分配到各个测量路径中，通过相位编码与局部测量相结合，实现了对两个独立相位参数的高精度估算。
在现代科技体系中，高精度测量技术是推动生物成像、半导体检测以及深空观测等领域的关键。然而，目前广泛应用的传感器技术普遍受限于“标准量子极限”这一物理瓶颈。
为突破这一限制，研究人员转向分布式量子传感器技术。该技术通过将多个独立的传感器节点连接成一个协同量子系统，有望实现超越传统方法的测量能力。尽管此前已有研究致力于提升测量精度，但对于如何将其扩展到高分辨率成像领域，尚未有明确的实验验证。
KIST的林祥泽博士领导的团队，成功展示了首个具备高分辨率与高精度双重优势的量子传感网络。相关成果已发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters），为量子传感领域的进一步发展提供了重要实证。
与传统依赖单光子纠缠态的研究不同，该团队采用多模N00N态作为核心资源。这种特殊的纠缠态由多个光子沿多个路径实现纠缠，能够生成更密集的干涉条纹，从而显著增强系统的分辨率和探测灵敏度。
实验表明，该方法在测量精度方面相较于传统方案提升约88%（即2.74分贝的改善），从理论上和实验上均证实其性能接近量子传感的理论极限——海森堡极限。
这项技术的潜在应用范围广泛，涵盖了生命科学中的亚细胞结构观测、半导体制造中的纳米级缺陷检测，以及天文观测中对遥远天体结构的精确解析。
林祥泽博士指出，这一成果是量子传感技术走向实用化的重要里程碑。未来，若将其与硅光子学平台结合，或将催生适用于日常生活场景的量子传感系统。
研究团队构建的系统涉及四个路径模式的双光子N00N态，并实现了对两个相位参数的同时测量。相关论文为：Dong-Hyun Kim 等，《基于多模 N00N 态的分布式量子传感》，发表于《物理评论快报》（2025），DOI：10.1103/4vdx-7224。预印本版本可在arXiv平台访问，DOI：10.48550/arxiv.2508.02070。
期刊信息：《物理评论快报》（Physical Review Letters）、arXiv 预印本平台。