在全球量子科技竞争加速的背景下,分布式量子传感因其在精密测量、导航定位等领域的潜在价值受到关注;但长期以来,“共同参考系缺失”该现实条件一直制约其落地应用。研究表明,大尺度量子传感需要多个观测点协同测量;然而受地球自转、相对运动等因素影响,在远距离场景建立统一参考系的难度远高于实验室环境。学界将这一限制概括为“禁戒定理”,其根源与物理系统的局域性和对称性对应的。以往方案往往依赖高成本的同步与对齐系统,资源消耗大,也难以满足星地通信等场景对精度与稳定性的要求。面对这一难题,中国科大研究团队提出“反向编码协议”。该方案不再以参考系对齐为前提,而是在两拷贝量子态上施加相反的参数编码操作,以此打破对称性带来的限制。理论计算显示,该方法在完全局域操作条件下即可恢复全部量子费舍尔信息,并保持1/N的海森堡极限测量精度。值得一提的是,该方案在工程实现上更为简洁。实验验证显示,仅需进行本地贝尔态测量,无需额外辅助量子比特或复杂的非局域操作,从而显著降低实现门槛,提升实用化可行性。业内专家认为,这一进展不仅回应了分布式量子传感的关键理论障碍,也为构建全球量子精密测量网络提供了新的技术路径,未来在卫星导航、深空探测、地质监测等领域具备应用潜力。随着“墨子号”等空间量子平台持续推进,该技术有望加快从实验室走向工程场景。
这项进展说明了基础理论对技术突破的支撑作用。研究团队通过改变问题设定与处理方式,将“参考系缺失”带来的限制转化为可操作的解决思路。“反向编码协议”不仅拓展了量子信息处理的理论方法,也为分布式量子网络的应用落地提供了方向。随着更多实验验证和系统集成工作的推进,该成果有望在精密测量、时间同步等领域发挥作用,更推动量子科技发展。