通过拓扑边缘态的绝热控制实现量子计量

基于临界性的量子传感利用了系统参数在相变点附近的高度敏感响应。当探针被制备为拓扑边缘态时，这项工作揭示了拓扑相变提供的两个计量学优势。首先，发现拓扑能带接触的阶数决定了计量灵敏度如何随系统尺寸变化。因此，提倡设计具有高阶能带接触的拓扑相变，其相关的量子 Fisher 信息标度为 $\mathcal{F}_Q \sim L^{2p}$，其中 $L$ 为一维晶格尺寸，$p$ 为能带接触的阶数。其次，对于容纳简并边缘模式（例如多个零模式）的拓扑晶格，在边缘制备 $N$ 粒子纠缠态，然后绝热地将系统调节至相变点，可将量子纠缠增长至宏观尺寸，产生 $\mathcal{F}_Q \sim N^2 L^{2p}$。因此，这项工作开辟了一条可能的基于拓扑相变的途径，以利用纠缠、大晶格尺寸和高阶能带接触进行量子计量。