精密測量院擁有兩個國家重點實驗室，一個國家大型科學儀器中心，一個國家臺站網等4個國家級平臺，各類省部級重點平臺基地20余個。 現有職工600余人，其中院士4人、杰青13人，各類國家、科學院、省部級人才占比60%以上。2017年至今，在精密測量領域承擔了數十項重大重點項目，其中，國家戰略先導專項（2.5億元）1項、重點研發計劃12項、各類重大儀器研制專項10余項。精密探測技術和儀器已成為精密測量院滿足國家需求和社會經濟發展的優勢領域方向。 精密...
中國科學院精密測量科學與技術創新研究院（以下簡稱精密測量院）是由中國科學院武漢物理與數學研究所（始建于1958年）、中國科學院測量與地球物理研究所（始建于1957年）融合組建而成，是湖北省首個中國科學院創新研究院。 回望來時路，崢嶸六十載。在方俊、王天眷、張承修、李鈞、李國平、丁夏畦、許厚澤、葉朝輝等老一輩科學家的帶領下，精密測量院歷經幾代科技工作者的辛勤努力和開拓創新，解決了一系列事關國家全局的重大科...
精密測量院立足精密測量科學與技術創新，面向國家的重大戰略需求，發揮多學科交叉優勢，開展原子頻標與精密測量物理、大地測量和地球物理、綜合定位導航授時、腦科學與重大疾病以及多學科交叉的數學計算等研究，促進以原子頻標、原子干涉、核磁共振、重力測量、地震探測等精密測量技術為核心的學科發展，形成精密原子、精密分子、精密地球三...
近日，精密測量院束縛體系量子信息處理研究組與廣州工業技術研究院等研究機構合作，基于超冷40Ca+離子實驗平臺，實驗探索了糾纏作為一種量子資源對于量子引擎的影響。實驗結果顯示：量子引擎在其工作物質處于糾纏狀態時能輸出更多的有用功，表明糾纏可以作為一種“燃料”使用。該研究成果于2024年4月30日在物理學領域頂級期刊《Physical Review Letters》上發表。
糾纏在信息處理過程中是一種特有的量子資源，它能加快計算速度、保證通信中的信息安全以及提高測量的精度。但是，目前對于糾纏是否在能量轉換和使用方面也能發揮作用仍不完全清楚。具有糾纏特性的量子引擎是否可能優于經典引擎，以及在何種條件下發生這種情況，尚無定論。以量子糾纏系統為工作物質的量子引擎的實驗研究更是缺少，且從未有定量的實驗驗證。
該研究組研究人員以穩定束縛在離子阱中的超冷40Ca+離子為工作物質，設計了一個具有糾纏特性的量子引擎。該量子引擎帶有一個量子負載，它由離子所共有的一個量子振動模式來充當。研究人員利用巧妙的熱力學循環，讓該量子引擎把激光的光子能量通過工作物質（離子）轉化為量子負載的聲子能量，由此定義了轉換效率。另外，為了估算這些轉化的能量中有多少是可以提取的能量（即有用功），研究人員還定義了機械效率。按照通常的理解，一個性能優越的引擎應該具有高的轉換效率和高的機械效率。
為了驗證糾纏在量子引擎中的作用，研究人員通過調整工作物質的糾纏度來定量評估量子引擎的性能。實驗中，研究人員通過精準操控激光來控制糾纏邏輯門操作的時間，由此獲得不同糾纏度的工作物質。同時，通過測量工作物質中被吸收的光子數和負載中增加的聲子數，研究人員得到了不同糾纏度下的轉換效率和機械效率，如圖一所示。實驗表明，機械效率的最大值出現在工作物質為最大糾纏處，但轉換效率幾乎不受糾纏度的影響。針對實驗數據的進一步分析表明，量子引擎在其工作物質處于糾纏態時能輸出更多的有用功；而量子引擎的轉換效率與糾纏無關，也與有用功的輸出無關。
系統特征參數的時間演化
(a)離子的能級布居數和糾纏度隨時間的演化
(b)聲子和糾纏度隨時間的演化
（c，d）能量轉換效率和機械效率分別與糾纏度隨時間變化
圖中點為實驗數據，線為理論擬合，誤差棒表示10,000次量子測量的統計標準差
該研究成果為糾纏能夠在量子引擎中起到“燃料”的作用提供了重要的實驗證據，同時也說明量子引擎的研發應該更多地關注機械效率，而不是轉換效率。這一結論也為研發量子馬達和量子電池等微觀能源器件提供了新的視角，即利用工作物質的糾纏特性提升其最大可提取能量。
該研究以“Energy-Conversion Device Using a Quantum Engine with the Work Medium of Two-Atom Entanglement”為題發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。論文的第一作者為博士后章嘉偉，博士生王彬、袁文飛和李加沖；通訊作者為副研究員周飛和研究員馮芒。
????文章鏈接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.132.180401
科研動態
精密測量院在量子引擎實驗探索方面取得新進展
近日，精密測量院束縛體系量子信息處理研究組與廣州工業技術研究院等研究機構合作，基于超冷40Ca+離子實驗平臺，實驗探索了糾纏作為一種量子資源對于量子引擎的影響。實驗結果顯示：量子引擎在其工作物質處于糾纏狀態時能輸出更多的有用功，表明糾纏可以作為一種“燃料”使用。該研究成果于2024年4月30日在物理學領域頂級期刊《Physical Review Letters》上發表。
糾纏在信息處理過程中是一種特有的量子資源，它能加快計算速度、保證通信中的信息安全以及提高測量的精度。但是，目前對于糾纏是否在能量轉換和使用方面也能發揮作用仍不完全清楚。具有糾纏特性的量子引擎是否可能優于經典引擎，以及在何種條件下發生這種情況，尚無定論。以量子糾纏系統為工作物質的量子引擎的實驗研究更是缺少，且從未有定量的實驗驗證。
該研究組研究人員以穩定束縛在離子阱中的超冷40Ca+離子為工作物質，設計了一個具有糾纏特性的量子引擎。該量子引擎帶有一個量子負載，它由離子所共有的一個量子振動模式來充當。研究人員利用巧妙的熱力學循環，讓該量子引擎把激光的光子能量通過工作物質（離子）轉化為量子負載的聲子能量，由此定義了轉換效率。另外，為了估算這些轉化的能量中有多少是可以提取的能量（即有用功），研究人員還定義了機械效率。按照通常的理解，一個性能優越的引擎應該具有高的轉換效率和高的機械效率。
為了驗證糾纏在量子引擎中的作用，研究人員通過調整工作物質的糾纏度來定量評估量子引擎的性能。實驗中，研究人員通過精準操控激光來控制糾纏邏輯門操作的時間，由此獲得不同糾纏度的工作物質。同時，通過測量工作物質中被吸收的光子數和負載中增加的聲子數，研究人員得到了不同糾纏度下的轉換效率和機械效率，如圖一所示。實驗表明，機械效率的最大值出現在工作物質為最大糾纏處，但轉換效率幾乎不受糾纏度的影響。針對實驗數據的進一步分析表明，量子引擎在其工作物質處于糾纏態時能輸出更多的有用功；而量子引擎的轉換效率與糾纏無關，也與有用功的輸出無關。
系統特征參數的時間演化
(a)離子的能級布居數和糾纏度隨時間的演化
(b)聲子和糾纏度隨時間的演化
（c，d）能量轉換效率和機械效率分別與糾纏度隨時間變化
圖中點為實驗數據，線為理論擬合，誤差棒表示10,000次量子測量的統計標準差
該研究成果為糾纏能夠在量子引擎中起到“燃料”的作用提供了重要的實驗證據，同時也說明量子引擎的研發應該更多地關注機械效率，而不是轉換效率。這一結論也為研發量子馬達和量子電池等微觀能源器件提供了新的視角，即利用工作物質的糾纏特性提升其最大可提取能量。
該研究以“Energy-Conversion Device Using a Quantum Engine with the Work Medium of Two-Atom Entanglement”為題發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。論文的第一作者為博士后章嘉偉，博士生王彬、袁文飛和李加沖；通訊作者為副研究員周飛和研究員馮芒。
該研究得到國家自然科學基金項目、中國博士后基金項目和廣州市多項基金項目的資助。
????文章鏈接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.132.180401