光物质系统中的强耦合是腔量子电动力学中的一个核心概念，其对许多量子技术至关重要。特别是在光学范围内，要实现高度连接多量子位系统的完全控制需要具有纳米空间分辨率的量子相干探针，而这些探针目前是无法实现的。近日，以色列理工学院Ido Kaminer提出使用自由电子作为强耦合光物质系统的高分辨率量子传感器。

本文要点：

1)作者发现，通过对自由电子波包进行整形可以测量整个混合系统的量子态。特别是自由电子波包的量子干涉如何产生一种量子增强的传感策略，使其可以用于空腔内亚纳米级发射器的位置和偶极取向。

2) 结果发现，自由电子和强耦合腔之间量子相互作用具有巨大通用性和适用性，这取决于自由电子作为具有微小尺寸的强相互作用量子比特的独特特性。此外，通过使用多电子脉冲甚至多电子纠缠态可以增加耦合强度和实现纠缠增强感测。

参考文献：

Aviv Karnieli et.al Quantum sensing of strongly coupled light-matter systems using free electrons Sci. Adv. 2023

DOI: 10.1126/sciadv.add2349

https://doi.org/10.1126/sciadv.add2349