近日，南方科技大學物理系、深圳量子科學與工程研究院教授范靖云，深圳量子科學與工程研究院副研究員李正達，南科大物理系研究助理教授毛亞麗與合作者在量子基礎物理問題研究中取得重要進展，他們首次獲得關于多個物理觀測量聯合測量的緊致約束關系，并開展了實驗驗證，相關實驗工作發表在學術期刊《物理評論快報》。
海森堡測不準原理是量子物理與經典物理最顯著的區分之一，是量子物理的基石。海森堡測不準原理體現了不同量子測量之間的不相容性，即對于不同物理觀測量的測量會相互干擾。
關于兩個量子測量之間不相容性的研究已經非常系統和深入，其主要結果包括著名的海森堡不確定關系已經成為量子信息科學和量子測量的基礎，因而引發了人們進一步探索多個量子測量間不相容性的強烈興趣。其中，關于多個物理觀測量的聯合測量是長期以來一個懸而未決的問題。
南科大毛亞麗等科研人員自2019年以來，持續對這一問題進行了深入研究。他們與中國科學技術大學教授郁司夏合作，系統性地發展了理論和凸優化數值工具, 首次發現了多個物理量聯合測量誤差的緊致下界，相應的量子態和實驗測量算符，并設計了一種創新性的最優測量實現方式，依托光量子比特進行了系統性的實驗驗證。此外，他們還進一步啟發性地討論了多物理量連續測量與聯合測量的關系。
該成果不僅拓寬了人們對海森堡測不準原理的研究，豐富了人們對量子力學的認識，還為深入研究量子精密測量、量子隨機數的產生和量子多方關聯等量子信息科學的多個方向提供了新的工具。
相關論文信息：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.150203