超导量子平台实现临界增强量子传感新方案

近日，北京量子信息科学研究院联合电子科技大学、中科院物理所等单位，在超导量子传感方向取得关键进展，融合量子临界效应与非平衡动力学构建全新传感体系，成果发表于《科学通报》并选为封面论文。

量子传感依托量子效应实现超高灵敏探测，理论上可借助纠缠、量子临界点、非平衡动力学三条路径突破经典测量极限，逼近海森堡精度标度。但现有方案普遍受退相干、噪声制约，且依赖复杂量子态制备与特殊测量基底，硬件实现难度高、适用参数区间窄，难以工程化应用。

针对上述痛点，团队搭建 9 比特 Stark-Wannier 局域化超导量子链作为传感探针。体系内比特隧穿与线性梯度场相互竞争，可连续调控扩展相、临界点、局域相三种物态；外部梯度场会改变量子激发传播行为，科研人员以此作为传感信号，反向推算场强参数。实验观测到，临界区间的探测灵敏度显著优于局域相，印证量子临界对测量精度的增强 效果。

为简化测量流程，研究团队创新采用时域联合贝叶斯估计策略，无需复杂最优测量基，仅使用基础计算基采集数据。该方法整合多演化时刻测量结果构建概率分布，解决单时刻采样参数辨识模糊的问题，有限采样条件下即可获得稳健高精度估值，时域精度标度逼近海森堡极限，且方案可拓展至双激发多体量子体系。

该工作将临界高响应特性与非平衡时域传感资源整合至同一超导硬件，通过算法优化大幅降低实验操作复杂度，兼顾测量精度与参数适配范围，为现有量子硬件提供低成本高精度传感实现路径。

技术具备良好通用性，后续可迁移至倾斜光晶格重力测量、离子阱与量子点阵列电场探测等场景，为实用化量子精密测量仪器研发提供全新实验方案。