Quantum magnetometrie, een van de belangrijkste toepassingen in de kwantummetrologie, heeft tot doel het magnetische veld met de hoogste precisie te meten. Hoewel de schatting van één component van een magnetisch veld gedurende vele decennia goed is bestudeerd, de hoogste precisie die kan worden bereikt met verstrengelde sondetoestanden voor de schatting van alle drie componenten van een magnetisch veld blijft onzeker.

Vooral, de specifieke vragen zijn onder meer hoe de precisie-afweging tussen verschillende parameters kan worden afgewogen, wat is de ultieme precisie, kan deze precisielimiet worden bereikt, en hoe dit te bereiken.

Onder leiding van Prof. Guo Guangcan, Prof. Li Chuanfeng en Prof. Xiang Guoyong van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China (USTC) van de Chinese Academie van Wetenschappen, samen met Prof. Yuan Haidong van de Chinese Universiteit van Hong Kong, verkregen de ultieme precisie voor de schatting van alle drie componenten van een magnetisch veld met verstrengelde sondetoestanden onder het parallelle schema. Het onderzoek is online gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven .

De onderzoekers ontdekten dat de afweging voortkomt uit de onverenigbaarheid van de optimale sondetoestanden, en presenteerde een benadering om de afweging te kwantificeren die wordt veroorzaakt door de incompatibiliteit van de optimale probetoestanden. Met behulp van deze aanpak, ze verkregen de minimale afweging en de ultieme precisie voor de multiparameter kwantummagmetometrie onder het parallelle schema.

Verder, ze hebben aangetoond dat deze ultieme precisielimiet kan worden bereikt en ze hebben de optimale sondetoestanden en metingen geconstrueerd om deze te bereiken.

De ultieme precisie van kwantummagnetometrie onder het parallelle schema is van fundamenteel belang en belangrijk in kwantummetrologie. Het kan ook direct worden gebruikt als maatstaf voor de prestaties van kwantumgyroscoop en kwantumreferentieframe-uitlijning.

Deze benadering verbindt de afweging rechtstreeks met de beperkingen van de sondestatussen en de generatoren, wat kan leiden tot veel bruikbare grenzen in verschillende scenario's van kwantumschatting met meerdere parameters.