北航新闻网12月15日电（通讯员 王琳）近日，北航物理学院王小平副教授团队与北京大学刘佳研究员团队合作，从量子计量学视角出发，研究了高能对撞机粒子物理实验中，在仅使用经典量（如粒子动量）测量的条件下，是否能够达到量子精度极限。相关成果《Ultimate Quantum Precision Limit at Colliders: Conditions and Case Studies》已于12月11日在线发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。北京航空航天大学博士后毕琪为共同第一作者，王小平副教授为共同通讯作者。

量子费舍信息（QFI）是量子计量学中的核心概念，用于描述物理参数在量子态中最大可提取的信息量。传统的桌面实验能够通过精心设计量子态和测量方式逼近量子极限，但在高能对撞机环境中，由于只能记录经典信息（如粒子动量），一直缺乏清晰的理论依据来判断是否能够实现量子精度极限。

本研究首次从理论上系统性地回答了这一问题，并通过不稳定纠缠粒子对衰变过程作为例子，指出在高能对撞机实验中，只有当测量结构与量子最优测量算符相容时，经典灵敏度才有可能达到量子极限。否则，即便在理想条件下，也会损失部分量子信息。

通过具体案例分析，研究发现，对于Higgs–τ CP破坏耦合和τ轻子的磁偶极矩（MDM），选择合适的衰变道和相空间区域，经典费舍信息可以在极限情况下接近量子费舍信息，实现量子极限测量。而对于τ轻子的电偶极矩（EDM），则因需要纠缠测量，经典测量始终无法完全提取量子信息，形成无法消除的“量子代价”。

图1：红色圆环和蓝色圆锥分别表示Higgs–τ汤川耦合中CP破坏耦合和τ轻子磁偶极矩（MDM）在对撞机上实现量子最优测量的相空间区域。

该研究为评估高能粒子物理实验是否能达到量子极限提供了重要理论依据和实例，并为未来高能实验中的精密测量和量子信息研究提供了有力的分析方法。根据高能物理学界惯例，论文作者按姓氏英文字母顺序署名。该研究得到国家自然科学基金、中央高校基础研究基金等资助与支持。

期刊链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/3m4t-pk9b

（审核：王菲）

编辑：贾爱平