近日，電子科技大學基礎與前沿研究院Abolfazl Bayat教授團隊在國際著名期刊《Physical Review Letters(物理評論快報)》上發表了題為《Global sensing and its impact for quantum many-body probes with criticality》的研究成果。電子科技大學基礎與前沿研究院博士后Victor Montenegro為論文第一作者，博士后Utkarsh Mishra為第二作者，Abolfazl Bayat教授為論文通訊作者，電子科技大學基礎與前沿研究院為第一作者單位。該論文涉及量子技術的熱門話題之一：量子傳感。

在探索例如深海和惡劣的太空環境這樣的未知領域時，需要感知周圍環境參數的探測器能夠在周圍環境產生大范圍變化的時候也可以正常工作。大多數常規傳感器的功能范圍有限，超出這些范圍它們將無法可靠地運行。Abolfazl Bayat教授團隊提出了一種新方案，該方案可以量化傳感器在寬范圍內工作時的性能。這為傳感器的優化提供了一種系統的方法，可以在任何較大的參數范圍內以最佳精度運行。此方法被用于在臨界區內性能勝過所有經典傳感器的量子多粒子傳感器上。這個方法使得我們可以通過優化外部磁場強度來保證傳感器一直在臨界區附近工作。此外，這種機制允許優化單個量子多粒子傳感器，使得我們可以可靠地同時測量多個獨立參數在很大范圍內的變化情況。

上圖簡單的描述了這種方法。量子多粒子傳感器的臨界區將不同的相位分離。我們感興趣的區域可能非常寬且距離該臨界區很遠。傳感器只能在臨界區上以最佳方式工作。通過優化傳感器的外部參數，我們可以將感興趣的區域沿著臨界區移動到最佳位置。

該提案為基于多粒子相互作用系統的下一代量子傳感器開辟了一條新路徑，使得我們可以在更大的參數范圍內以前所未有的精度測量各種環境變量。