量子陀螺的信息论方法研究

Quantum gyroscope is important for both theoretical study and real applications. In combination with the rapidly developing theory of quantum information, we will use the information-theoretical approach to study physics of quantum gyroscope. (1) In the optical gyroscope, we will investigate the application of nonclassicality, quantum squeezing, and nonlinearity to improve the performance of the gyroscope; (2) We investigate how to use unconventional geometric phase to realize atomic gyroscope and use non-adiabatic geometric phase to realize NV-center based gyroscope; (3) In the trapped-ion gyroscope, we will use the effective Hamilton approach to study phase matching condition to get the maximal information; (4) Study problems of decoherence and give effective method to overcome different decoherence in quantum gyroscope.

量子陀螺具有重要的理论研究价值和应用价值。结合快速发展的量子信息理论，我们拟对量子陀螺物理进行以下研究：（1）在光学陀螺中，研究非经典性，量子压缩，和非线性在提高陀螺精度方面的具体应用；（2）研究如何利用非传统几何相位来实现原子陀螺的方案，如何利用非绝热几何相位在NV中心中来实现量子陀螺的方案；（3）利用有效哈密顿方法，在离子阱量子陀螺中，研究相位匹配条件，得到最大的信息量；（4）深入研究退相干问题，探讨在量子陀螺中具体克服各种退相干的方案。

2019-2022年间结合本项目的目标任务，我们的工作主要集中在以下四个方面：（1）几何方式提高量子陀螺仪与多原子量子干涉仪精度的研究；（2）量子多参数估计与测不准关系；（3）量子态产生，纠缠与压缩；（4）量子电池与马约拉纳星表示的研究。特别的，我们完成了一篇多参数估计的论文，发表在《Phys.Rev.Lett.》上。通过建立两个参数测量误差的制约关系，我们将海森堡测不准原理包含进量子多参数估计理论中。这个以不等式表示的制约关系在量子陀螺中有很好的潜在的应用。为下一步深入的研究奠定了扎实的基础。