向 Heisenberg 精度极限充电量子自旋网络

我们提出了一种合作协议，用于将量子自旋网络充电至最高能配置，用以表示网络的磁化程度。该充电协议利用自旋-自旋相互作用以及临界点相变的交叉。通过利用自旋网络的集体动力学，该合作协议确保了相对于任何局部充电协议的精度优势，并导致磁化程度的波动 (标准偏差) 按 $1/N$ 比例缩放，其中 $N$ 为网络中自旋的数量，即电池的大小。这一发现类似于量子测量中参数估计的 Heisenberg 极限。我们在 D-Wave 的 Advantage 量子处理器上测试了该协议，通过对大小从 $40$ 到 $5\,612$ 个自旋的子网进行充电，实现了最大磁化程度，并达到了超越标准量子极限 $1/\sqrt{N}$ 的可扩展充电精度。