图1. a光子数滤波器量子线路图；b量子态制备过程示例；c 大光子数福克态表征结果

为了攻克这些难题，联合研究团队巧妙利用单个简谐振子或玻色模式中的大光子数福克态，成功实现了硬件高效的、超越标准量子极限的高精度探测。在该研究工作中，研究人员在超导量子比特的辅助下开发出一种玻色模式光子数滤波器的量子控制方法，在高品质因子的超导微波谐振腔中高效制备出高达100个光子的福克态，远超过之前福克态的光子数，刷新了该领域的世界纪录。在此基础上，研究人员充分利用这些非经典福克态的量子特性，实现对微波电磁场的微小位移或相移变化的高灵敏度探测，测量精度增益超越标准量子极限高达14.8dB，逼近海森堡极限，达到了国际先进水平。

图2.微波光场位移(a,b)及相位(c,d)的量子精密测量示意图及实验结果

在该研究工作中，量子研究院助理研究员邓晓玮、访问学生李赛和中国科学技术大学博士生陈子杰为共同第一作者。量子研究院徐源研究员、燕飞副研究员和中国科学技术大学邹长铃教授为共同通讯作者，南科大俞大鹏院士为论文最后通讯作者。其他合作者包括深圳量子研究院刘松副研究员，郑攀助理研究员，以及北京量子信息科学研究院的于海峰研究员等。深圳国际量子研究院为论文第一完成单位。该研究工作得到了广东省科技厅、深圳市科创委、国家自然科学基金委，合肥国家实验室等单位的大力支持。

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