Multi-loop atomic Sagnac interferometry
光和物质波干涉仪对旋转的灵敏度是基于Sagnac效应，并且随着干涉仪所包围的区域而增加。在光的情况下，后者可以通过形成多个光纤环来放大，而物质波干涉仪的等效物仍然是一个实验挑战。我们提出了一种多环原子干涉仪的概念，其具有由光脉冲形成的可扩展区域。我们的方法将提供高达$2\cdot10^{-11}$ rad/s的灵敏度在1秒结合相应的长期稳定性所需的地球自转监测。
2021-02-01 physics.atom-ph quant-ph
The Sagnac effect: 20 years of development in matter-wave interferometry
自1991年第一次原子干涉实验以来，人们一直在研究通过开放区原子干涉仪中的Sagnac效应测量旋转。这些研究已经证明了非常高的灵敏度，可以与最先进的光学Sagnac干涉仪竞争。自21世纪初以来，这些发展一直受到惯性制导和电子物理学可能应用的推动。从那时起，大多数物质波干涉仪都是基于双光子拉曼跃迁来操纵原子波包。结果从两个最研究的配置，一个空间域的原子束干涉仪和一个时间域的冷原子干涉仪，并进行比较。最后介绍了最新一代冷原子干涉仪及其初步结果。
2014-12-01 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Twin-lattice atom interferometry
基于冷原子的惯性传感器在导航、大地测量或基础物理学方面具有巨大的潜力。与Sagnac效应类似，它们的灵敏度随着干涉仪所包围的时空面积的增加而增加。在这里，我们介绍了利用玻色-爱因斯坦凝聚体的双晶格原子干涉。我们的方法提供了对称的动量转移和大面积的手掌大小的传感器头的性能类似于目前的米级Sagnac设备。
2020-08-28 physics.atom-ph quant-ph
Heisenberg-limited interferometry with pair coherent states and parity measurements
在回顾了基于宇称测量的双Fock态干涉术，它允许超灵敏度（海森堡限制）和超分辨率之后，我们考虑了两种不同的双Fock态叠加的干涉术，即双模压缩真空态和对相干态。这项研究的动机是在分束器的相对两侧产生双福克态的实验挑战。我们发现，输入双模压缩态，而允许海森堡有限的灵敏度，不产生超分辨率，而我们发现这两个都是可能的输入对相干态。
2010-05-27 quant-ph
Quantum states for Heisenberg-limited interferometry
干涉仪的相位分辨率受到所谓的海森堡极限的限制，海森堡极限指出最佳相位灵敏度与干涉粒子的数量N成反比，比标准量子极限提高1/sqrt{N}。我们已经使用模拟退火，一种全局优化策略，系统地搜索量子干涉仪输入状态，接近海森堡有限的不确定性估计的干涉仪相移。我们比较这些国家的表现，其他非经典国家已经知道产生海森堡有限的不确定性。
2007-07-19 quant-ph
A cavity-QED scheme for Heisenberg-limited interferometry
我们提出了一个拉姆齐干涉实验，使用纠缠态的N个原子达到海森堡极限的原子相移的估计，如果原子数奇偶校验是完美的确定。在更现实的情况下，由于原子源的统计涨落和有限的探测效率，宇称是未知的。然后我们达到大约一半的海森堡极限。该方案涉及一个圆形里德伯原子的系综，它与两个初始空的微波腔连续色散相互作用。该方案不需要非常高的Q值腔。利用现有技术的装置可以实现具有大约十个纠缠里德伯原子的实验实现。
2006-02-01 quant-ph
Enhancing the sensitivity of rotation in a multi-atom Sagnac interferometer
研究了利用多原子Sagnac干涉仪实现旋转的量子传感，提出了利用多体纠缠态提高旋转频率灵敏度的方法。为了研究灵敏度，我们首先提出了一个厄米特发电机相对于旋转频率。该生成元包含Sagnac相，是集体自旋的z分量和描述俘获模的集体玻色子的正交算符的线性叠加，这使得我们能够方便地研究任意初态的量子费舍尔信息（QFI）.利用该生成元，我们得到了一般的QFI，它可以平方依赖于粒子数，导致海森堡极限。进一步发现QFI与约束原子的环的半径呈双二次关系，表明增大环的半径可以获得更大的QFI。为了获得平方和双二次依赖性，我们提出了使用部分和整体纠缠态作为输入，以提高旋转的灵敏度。
2018-12-16 quant-ph
Heisenberg-limited quantum interferometry with multi-photon subtracted twin beams
我们提出了一种海森伯限制量子干涉仪，其输入是一个或多个光子已经被不可分割地减去的双光束。这种干涉仪可以产生海森堡限制的性能，同时给出直接的条纹读数，这与Holland-Burnett干涉仪的双光束输入不同。我们提出了一个可行的实验实现，使用光子数相关的源，如非简并参数下转换，并进行现实的性能分析中存在的损失和检测器效率低下。
2020-10-29 quant-ph
From Linear Optical Quantum Computing to Heisenberg-Limited Interferometry
线性光学量子计算的工作原理是基于光电探测，即投影测量。光电探测的使用可以在单光子水平上提供光子之间的有效非线性相互作用，否则这在技术上是有问题的。我们报告了这样一种技术的应用，准备量子相关性作为一个重要的资源海森堡有限的光学干涉，相位测量的灵敏度可以提高超出通常的散粒噪声限制。此外，利用这种非线性，现在可以在单光子水平上进行光量子非破坏测量。
2004-04-07 quant-ph
Complementarity and uncertainty relations for matter wave interferometry
我们建立了一个严格的定量之间的联系（i）的干涉对偶关系的方式信息和条纹的可见性和（ii）海森堡的位置和模块动量的不确定性关系。我们将我们的理论应用于原子干涉测量，其中自发发射的光子提供哪种方式的信息，并明确地解决了由超材料“完美透镜"互补性和海森堡-玻尔解释的海森堡显微镜思想实验所带来的挑战。
2008-11-06 quant-ph
Coherent and Squeezed Vacuum Light Interferometry: Parity detection hits the Heisenberg limit
相干光与压缩真空光的干涉可以产生高相干度的路径纠缠态。我们表明，相位灵敏度的上述干涉计划与奇偶检测饱和的量子克拉美-拉奥界，达到海森堡极限时，相干和压缩真空光混合在大致相等的比例。对于相同的干涉计划，我们绘制奇偶校验检测和小野和霍夫曼提出的基于对数导数的检测方案之间的详细比较。
2011-06-02 quant-ph
Adiabatic Ramsey Interferometry for Measuring Weak Nonlinearities with Super-Heisenberg Precision
St. Kliment Ohridski University of Sofia（索非亚克利门特奥赫里德斯基大学）
本文提出一种绝热Ramsey干涉技术，利用囚禁离子检测弱非线性项，通过量子Rabi模型探测非线性对称破缺扰动，利用自旋态概率估计耦合，实现超海森堡精度，无需特定纠缠态制备。
2026-03-31 quant-ph
Particle-number scaling of the phase sensitivity in realistic Bayesian twin-mode Heisenberg-limited interferometry
在Holland和Burnett [p.r.l. 71，p.1355（1993）]。我们用蒙特卡罗模拟对多达10，000个玻色子进行了模拟，结果表明，如果损失的数量级为N^-1，则非理想干涉仪的相位误差与海森堡极限成比例。更大的损失会降低缩放比例，然后缩放比例为N^-1/2，就像散粒噪声极限一样，但只要存在光子相关性，灵敏度就会保持亚散粒噪声。这些结果给出了双模干涉测量的贝叶斯检测的实际限制，并证明这是一个实验可行的方案，与Kim等人[p.r.a. 60，p.708（1999）]。
2003-12-12 quant-ph
Angular momentum of rotating fermionic superfluids by Sagnac phonon interferometry
European Laboratory for Nonlinear Spectroscopy (LENS), University of Florence（欧洲非线性光谱学实验室，佛罗伦萨大学）；Istituto Nazionale di Ottica del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-INO)（意大利国家光学研究所）；INFN, Sezione di Firenze（意大利国家核物理研究所，佛罗伦萨分部）；Department of Physics, University of Florence（佛罗伦萨大学物理系）
研究通过声子干涉度量揭示费米超流体在BEC-BCS交叉点的复合性质，发现超流旋转向量为h/2m，不同于玻色凝聚体的h/m。
2025-11-05 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Toward Heisenberg-Limited Interferometry with Dual Squeezers
Institute of Quantum Information and Technology, Nanjing University of Posts and Telecommunications（南京邮电大学量子信息与技术研究院）
本文提出双压缩干涉仪方案，克服直接光子数差检测中的极限问题，实现海森堡极限的相位灵敏度，同时具备抗噪声能力。
2026-05-01 quant-ph
Robustness of Heisenberg-limited interferometry with balanced Fock states
具有海森堡有限相位分辨率的干涉测量学在下一代原子钟、引力波探测器和量子信息科学中可能发挥重要作用。对于实验实现，相位分辨率的鲁棒性是至关重要的，因为任何实验实现都会受到不完美的影响。在这篇文章中，我们研究的鲁棒性的相位重建与两个数量的状态作为输入受波动的状态准备。我们发现，相位分辨率是不敏感的粒子总数的波动和鲁棒性对噪声在输入端的数量差。相位分辨率以一种具有明确物理解释的通用方式取决于数差的不确定性：由于海森堡极限引起的基本噪声和由于状态准备不完善引起的噪声基本上独立地对相位的总不确定性做出贡献。对于小于1的数差不确定性，第一噪声源是主导的，并且相位分辨率基本上是海森堡有限的。对于大于1的数差不确定性，由于状态准备不完善的噪声是占主导地位的，相位分辨率与数差不确定性线性恶化。
2008-10-27 quant-ph
Sub-Heisenberg estimation strategies are ineffective
在干涉测量中，子海森堡策略声称实现小于所采用的平均光子数的倒数（海森堡界）的相位估计误差。在这里，我们表明，可以实现一个相当的精度，而无需执行任何测量，只是使用子海森堡策略所需的大量先验信息。对于均匀的前（即没有先验信息），我们证明了这些策略不能实现超过一个固定的增益约为1.73海森堡有限干涉。类似的结果适用于任意单模先验分布。这些结果也扩展到干涉测量：在估计任何参数的有效误差是下界的数量成正比的逆期望值（以上的基态）的发电机的参数的翻译。
2012-05-23 quant-ph
Chip-Scale Point-Source Sagnac Interferometer by Phase-Space Squeezing
本文从理论上研究反向相空间压缩对点源原子干涉仪旋转传感的影响，提出压缩点源干涉仪（SPSI）方法，可显著提升灵敏度与动态范围，并在紧凑性上优于标准PSI四个数量级以上。
2025-10-15 physics.atom-ph physics.ins-det quant-ph
Multiqubit matter-wave interferometry under decoherence and the Heisenberg scaling recovery
大多数用于量子传感的物质波干涉（MWI）方案都是在没有噪声的理想情况下进行评估的。在这项工作中，我们提供了通用的多量子位MWI计划马尔可夫退相噪声下的评估。我们发现，对于某些类的MWI计划的比例因子是非线性依赖于询问时间，最大纠缠探针\emph{decreases}的最佳精度随着粒子数$N$的增加，对于独立和集体失相的情况。这一结果挑战了传统的智慧，发现在相移拉姆齐型干涉仪。我们通过研究多量子比特Sagnac原子干涉术用于旋转传感的最佳精度来开始分析。我们还发现，由于非常规的询问时间二次相位积累和指数退相过程之间的竞争，在无噪声情况下的最佳输入态Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态导致了大$N$区域中量子费舍尔信息的消失.然后，我们的评估进一步扩展到一般的MWI计划的量子传感与纠缠态和退相干。最后，我们尝试性地分析了一种量子纠错逻辑GHZ态，它有可能恢复海森堡标度并提高灵敏度。
2019-03-05 quant-ph
Boosting the Rotational Sensitivity of Matter-wave Interferometry with Nonlinearity
我们提出了一种机制，利用粒子间相互作用产生的非线性显着提高旋转灵敏度的物质波干涉仪。该方法依赖于修改Sagnac干涉仪，通过引入一个弱的圆形晶格势，耦合模式与相反的轨道角动量（OAM）。主要的可观测量包括在特定时间测量的模态总体分布。这提供了一种用于旋转感测的替代机制，其甚至在线性非相互作用状态下也需要基本上更小的环尺寸。非线性可以将灵敏度以及操作时间尺度提高几个数量级。
2013-04-23 cond-mat.quant-gas quant-ph
Nonlinear Phonon Interferometry at the Heisenberg Limit
干涉仪在量子极限或接近量子极限的精度下工作，在标准模型之外的物理学研究、自然界基本力和对称性的研究以及量子力学的基础测试中得到了广泛的应用。量子涨落和测量反作用对传统干涉仪（$δϕ\sim 1/\sqrt{N}$）的限制促使人们开发了通过量子干涉、多粒子相互作用和纠缠来规避这些限制的方案。这种方案的一个突出例子，即所谓的$SU(1,1)$干涉仪，已被证明对粒子损失和低效检测特别鲁棒，并已被证明与光子和超冷原子。在这里，我们实现了一个$SU(1,1)$干涉仪在一个全新的平台，其中的干扰臂是不同的弯曲模式的毫米级机械谐振器。我们实现了高达15.4（3）dB的噪声压缩，并证明了海森堡定标的干涉灵敏度（$δϕ\sim 1/N$），对应于一个6倍的改进，在传统的干涉仪的测量精度。我们的工作扩展了宏观机械运动的量子操纵的光机工具箱，并提出了新的途径，研究光机传感和多模光机系统的非平衡动力学。
2016-01-11 quant-ph
A Quantum Rosetta Stone for Interferometry
海森堡限制测量协议可以用于获得比经典协议更高的测量精度。这样的测量可以使用例如，光学马赫-曾德尔干涉仪和拉姆齐分光镜。我们解决的马赫-曾德尔干涉仪，拉姆齐分光镜，和离散傅里叶变换之间的形式等价。基于这种等价性，我们引入了“量子罗塞塔石”，我们描述了一个投影测量方案，用于生成干涉输入状态之间的所需相关性，以实现海森堡有限的灵敏度。罗塞塔石碑告诉我们，同样的方法也适用于原子光谱学。
2002-04-09 quant-ph
Mach-Zehnder Interferometry at the Heisenberg Limit with coherent and squeezed-vacuum light
我们证明了在一个输入端为相干态，另一个输入端为压缩真空的马赫-曾德尔干涉仪的相位灵敏度$Δθ$与相移的真实值无关，并且可以达到海森堡极限$Δθ\sim 1/N_T$，其中$N_T$是输入态的平均粒子数.我们还表明，Cramer-Rao下限，$Δθ\propto 1/ \sqrt{|α|^2 e^{2r} + \sinh^2r}$，可以饱和的任意值的压缩参数$r$和振幅的相干模式$|α|$的贝叶斯相位推断协议。
2007-05-31 cond-mat.other quant-ph
Phase magnification by two-axis countertwisting for detection noise robust interferometry
纠缠增强的原子干涉术具有超越标准量子极限并最终达到海森堡极限的潜力。然而，实验进展受到各种技术噪声源的阻碍，包括输出量子态检测中的噪声。检测噪声的影响可以在很大程度上通过利用回波方案来克服，其中在干涉仪序列之后重复产生纠缠的相互作用。在这里，我们提出了一个回声协议，使用两个轴的反扭曲作为主要的非线性相互作用。我们证明了该计划是强大的检测噪声和它的性能优于已经证明的单轴扭转回波计划。特别是，灵敏度保持海森堡标度在一个大的粒子数的限制。最后，我们表明，该协议可以实现与旋量玻色-爱因斯坦凝聚体。因此，我们的研究结果概述了一个现实的方法来减轻量子增强干涉测量中的检测噪声。
2018-05-02 quant-ph
Mean-field Dynamics and Fisher Information in matterwave Interferometry
最近，人们对各种用于精密传感的原子干涉测量方案的平均场动力学产生了相当大的兴趣。在量子精密测量领域中，用于评估测量灵敏度的标准工具是经典和量子费舍尔信息。在这封信中，我们将展示如何调整这些工具，以评估的灵敏度时的行为是由平均场动力学。作为一个例子，我们比较了最近的四个陀螺仪的理论建议的基础上的物质波干涉在环形被困的几何形状的行为。我们发现，虽然量子费舍尔信息增加在不同的速度为各种方案考虑，在所有情况下，它是一致的，著名的Sagnac相移后，物质波已经遍历了一个封闭的path.However，我们认为，相关的度量量化干涉灵敏度是经典的费歇尔信息，这可以有很大的不同方案之间。
2016-06-09 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum projection noise limited interferometry with coherent atoms in a Ramsey type setup
在两能级系统的非关联系综中，对粒子数的每一次测量都受到所谓的量子投影噪声极限的限制。在这里，我们提出了量子投影噪声限制性能的拉姆齐型干涉仪使用自由传播的相干原子。实验装置是基于一个电光调制器在一个固有的稳定Sagnac干涉仪，光学耦合的两个干涉原子状态通过双光子拉曼跃迁。超越量子投影噪声极限需要使用降低的量子不确定性（压缩）态。所描述的实验演示了原子干涉在基本的噪声水平，并允许原子激光器中可能的压缩效应的观察，可能导致原子干涉仪的灵敏度提高。
2010-04-27 physics.atom-ph quant-ph
Approaching the Heisenberg limit with two mode squeezed states
双模压缩态可以用来实现干涉测量中的海森堡极限标度：可以分辨出$δϕ\approx 2.76 / < N >$的相移。所提出的方案依赖于平衡零差检测，并且可以用当前技术来实现。研究了最重要的实验缺陷，并量化了它们的影响。
2002-11-27 quant-ph
Differential atom interferometry beyond the standard quantum limit
我们分析的方法，超出标准的量子限制一类原子干涉仪，其中感兴趣的数量是由两个独立的原子系综获得的相移的差异。一个例子是由原子Sagnac干涉仪，其中两个合奏在相反的方向上传播的干涉仪，这个相位差编码的实验装置的角速度。我们讨论了两个原子系综分别或联合压缩观测量的方法，并详细比较了各种方案的优缺点。特别是，我们表明，联合挤压的方法可以提高方差的一个因素2。我们考虑到在准备和测量阶段的原子数的波动，并获得两个合奏中的原子数的差异上的界限，以及对检测效率，这必须满足，以超过标准的量子限制。在实际条件下，通过量子非破坏（QND）测量读出相位差，这两种方案的性能可以显着提高。最后，我们讨论了一个使用宏观纠缠系综的方案。
2006-01-19 quant-ph
Swap-test interferometry with biased ancilla noise
Palacký University（帕拉茨基大学）；Yale Quantum Institute（耶鲁量子研究所）；Yale University（耶鲁大学）
本文通过将线性镜替换为受控交换门和辅助量子比特测量，利用简单输入态实现Heisenberg标度的相位估计，展示了改进的相位灵敏度。
2022-01-10 quant-ph
Circumventing Heisenberg's uncertainty principle in atom interferometry tests of the equivalence principle
基于两种不同原子种类的微分测量的自由降落普适性的原子干涉法检验是对基于宏观质量的检验的有益补充。然而，在努力获得尽可能高的灵敏度时，重力梯度构成了一个严重的挑战。实际上，需要以极高的精度控制两种物质的相对初始位置和速度，这在实践中可能是相当苛刻的，并且其验证可能需要相当长的积分时间。此外，在高度敏感的配置中，重力梯度导致对比度的急剧损失。这些困难可以通过使用具有更窄的位置和动量宽度的波包来缓解，但这最终受到海森堡不确定原理的限制。我们提出了一种新的方案，同时克服了对比度的损失和初始共定位问题。在这样做时，它绕过了由于海森堡的不确定原理的基本限制，并通过将初始共定位的要求放宽几个数量级来简化实验实现。
2015-09-27 gr-qc physics.atom-ph quant-ph
Phase-noise protection in quantum-enhanced differential interferometry
双传感器耦合差分干涉测量是在强相位噪声环境下进行精密测量的一种有效方法。然而，DI仅使用经典资源进行研究和实现。在这里，我们推广的情况下纠缠探测态的差分干涉理论。我们证明，对于完全相关的干涉仪和任意大的相位噪声的存在下，子散粒噪声的灵敏度-海森堡极限-仍然是可能的一类特殊的纠缠态在理想的无损方案。这些态属于无退相干的子空间，在这个子空间中纠缠被被动地保护。我们的工作为充分利用纠缠在强相位噪声下的精确测量铺平了道路。
2014-09-05 quant-ph
Sub-Shot-Noise Quantum Optical Interferometry: A Comparison of Entangled State Performance within a Unified Measurement Scheme
使用具有某些纠缠$N$光子态的无损马赫-曾德尔干涉仪进行相位测量可以导致1/N量级的相位灵敏度，即海森堡极限。然而，先前考虑的输出测量方案对于不同的输入状态是不同的，以实现该限制。我们证明了对所有通常提出的纠缠态，仅仅通过宇称测量就可以达到这个极限。基于宇称测量方案，在光子损失的存在下的相位灵敏度的降低检查的各种输入状态。
2008-03-02 quant-ph
Interacting atomic interferometry for rotation sensing approaching the Heisenberg Limit
原子干涉仪可以精确地测量非惯性系的性质。虽然原子相互作用通常不利于良好的传感，但利用纠缠来提高灵敏度的努力仍然诱人。在这里，我们探讨的作用，在原子陀螺仪和SQUID之间的类比，最近的实验实现环形陷阱的超冷原子的动机。我们探讨了这些环系统的一维极限与一个移动的弱障碍，如由蓝色失谐激光束提供。在这种限制下，我们采用Luttinger液体理论，并找到一个类似的超导相位滑移量子比特，其中与持续电流相关的拓扑电荷可以叠加。特别是，我们发现，在这样的系统中，强相互作用的原子可以用于精确的旋转传感。我们比较这种新的传感器的性能，一个等效的非相互作用的原子干涉仪，并发现提高灵敏度和带宽超出原子散粒噪声的限制。
2016-01-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
Integrable atomtronic interferometry
高灵敏度的量子干涉测量需要的不仅仅是纠缠态。这是通过深入理解系统中的量子相关性来实现的。可整合模型提供了一个框架来发展这种理解。我们交流的干涉仪协议的可积模型，描述了在一个四站点配置玻色子的相互作用的设计。某些可观测量的量子动力学的解析公式计算。这些将系统的功能暴露为NOON状态的干涉测量标识符和生产者。该系统等效于一个作用于两个混合量子点的受控相位门，也体现了海森堡极限干涉与量子信息的等价性。这些结果有望为集成性增强的原子电子技术开辟新的途径。
2022-05-30 quant-ph
Asymptotic optimality of twist-untwist protocols for Heisenberg scaling in atomic interferometry
用于量子精密测量的扭转-解扭协议由以下的一系列应用组成：1。单一非线性动力学（例如，自旋压缩或克尔非线性），2.参数化动态$U(ϕ)$（例如，集体旋转或相空间位移），3.步骤1的时间反转应用。已知此类协议可以产生允许海森堡缩放的状态，用于实验上可访问的$ϕ$估计量，即使非线性的应用时间比产生薛定谔猫态所需的时间短得多。在这项工作中，我们证明了扭转-解扭协议提供了最低的估计误差之间的量子精密测量协议，利用两个调用弱非线性演化和读出只涉及测量的自旋算子$\vec{n}\cdot \vec{J}$，渐近粒子数。我们考虑以下物理设置：由单轴扭转$J_{z}^{2}$产生的全对全相互作用（例如，相互作用的玻色气体），可区分的或玻色原子的恒定有限范围自旋-自旋相互作用（例如，俘获离子或里德伯原子或晶格玻色子）。在这些设置中，我们进一步表明，最佳的扭曲-untwist协议渐近实现各自的量子克拉美罗界的$85\%$和$92\%$。我们发现，如果twist-untwist协议可以无噪声地迭代为$L$层量子交替算符，则twist-untwist协议的误差可以减少$L$的因子而不增加自旋测量的噪声。
2022-04-13 cond-mat.quant-gas quant-ph
Simultaneous measurement of DC and AC magnetic fields at the Heisenberg limit
高精度磁场测量是物理学中普遍存在的问题，也是计量学中的一项重要任务。一般来说，磁场具有直流和交流分量，很难同时提取直流和交流分量。传统的Ramsey干涉法可以很容易地测量直流磁场，而对于交流磁场，由于累积的相位可能平均为零，所以它变得无效。在这里，我们提出了一个计划，同时测量直流和交流磁场相结合的拉姆齐干涉和快速周期脉冲。在我们的方案中，询问阶段被分为两个信号积累过程连接一个单一的操作。在第一个过程中，只有直流分量对累积相位有贡献。在第二过程中，通过施加多个快速周期性$π$脉冲，仅AC分量产生累积相位。通过选择合适的输入态和询问、读出阶段的幺正运算，可以通过布居测量提取直流和交流分量。特别地，如果输入状态是GHZ状态并且在干涉测量期间应用两个基于相互作用的操作，则DC和AC磁场的测量精度可以同时接近海森堡极限。我们的方案为实现海森伯极限下的直流场和交流场的同时测量提供了一条可行的途径。
2020-02-10 physics.atom-ph quant-ph
Adiabatic Mach-Zehnder interferometer via an array of trapped ions
我们探讨了在横向场中通过一系列服从量子伊辛模型的囚禁离子实现海森堡限制马赫-曾德尔干涉的可能性。基于增加Ising相互作用，然后减小横场的绝热过程，我们证明了从顺磁性到铁磁性的完美转变，它可以用作多离子Mach-Zehnder干涉术的分束器。实现的NOON状态的离子，使海森堡限制干涉。使用目前可用的技术，超冷离子，我们讨论了我们的计划与全球业务的实验可行性。
2012-03-22 physics.atom-ph quant-ph
Heisenberg-limited metrology with information recycling
信息再循环利用原子-光纠缠可以提高原子干涉仪的灵敏度。本文将信息再循环技术应用于输入量子态部分转移自施主系统的干涉仪中。我们证明，当该施主系统的量子态是从一个特定的类的数量相关的海森堡有限的状态，信息循环产生海森堡有限的相位测量。至关重要的是，无论转移到干涉仪输入端的量子态的分数如何，这一结果都成立，并且也适用于一般一类数量守恒的量子态转移过程，包括破坏干涉仪分支之间的一阶相位相干性的过程。这一结果可能有显着的应用在海森堡有限的原子干涉，其中的量子态是从海森堡有限的光子源转移，并在光学干涉的损失可以监测。
2015-05-01 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Coherent-Light Boosted, Super-Sensitive, Quantum Interferometry
我们在这封信中提出了一个方案，光学干涉。我们利用相干光束激发的双模压缩光，它与移相器相互作用，然后在检测之前再次压缩。我们的理论装置有可能达到远低于散粒噪声限制（SNL）的相位灵敏度。这个新的建议避免了其他设置的缺陷，例如难以创建所需的资源。此外，我们的方案不需要复杂的检测协议，而是只依赖于简单的强度测量。此外，明亮的相干光源“增强”了压缩光，创造了一个非常敏感的设备。该混合方案不依赖于未知组件，并且可以用当前技术构造。在下文中，我们使用算子传播方法来分析这种相对简单的设备。我们推导出相位灵敏度，并提供了一个简单的数值例子，我们的新建议的权力。灵敏度尺度为散粒噪声限制的马赫-曾德尔干涉仪，乘以来自压缩光的子海森堡贡献。
2015-06-14 quant-ph
Planar quantum squeezing and atom interferometry
我们得到了平面上两个正交自旋分量方差之和的一个下界。这给出了一个新的平面不确定性关系，即使海森堡关系是无用的。我们研究了渐近的，大的$J$极限，并推导出饱和这种不确定关系的平面量子压缩态的性质。这些态将自旋压缩的概念推广到任意两个共轭自旋方向。我们证明了在具有临界吸引相互作用的两个耦合势阱中，玻色-爱因斯坦凝聚体的基态可以在实验上实现平面量子压缩。这些状态同时降低了所有相位角处的干涉相位噪声。这对于测量相位完全未知的单次干涉相位测量是有用的。我们的结果也可以用来推导多自旋$J$在不同位置的纠缠准则，在量子信息的应用。
2011-07-18 quant-ph
Nearly Heisenberg-limited noise-unbiased frequency estimation by tailored sensor design
本文提出比值估计量以消除时空关联退相位噪声对频率估计的偏差，并通过定制传感器几何结构利用噪声谱知识，使最大纠缠态实现近海森堡极限的计量精度。
2023-09-19 quant-ph
Heisenberg-limited Frequency Estimation via Driving through Quantum Phase Transitions
高精度的频率估计是基础物理中普遍存在的问题，也是光谱学中的一项关键任务。本文提出了一种量子Ramsey干涉术，通过驱动自旋为1的玻色-爱因斯坦凝聚体经历量子相变（QPT）来实现高精度的频率估计.在我们的方案中，我们结合了π/2脉冲通过QPT的驱动来实现初始化和复合。通过在固定的演化时间下调节激光频率，可以从锁定点提取跃迁频率。锁定点可以从总体测量的模式确定。特别是频率的测量精度可以接近海森堡极限标度。此外，该方案对检测噪声和非绝热效应具有鲁棒性。我们提出的方案不需要单粒子分辨检测，是在目前的实验技术范围内。本文的研究为高精度频率估计提供了一条新的途径。
2021-09-03 quant-ph
Multiparameter quantum metrology at Heisenberg scaling for an arbitrary two-channel linear interferometer with squeezed light
利用 squeezed 光在任意双通道线性干涉仪中实现 Heisenberg 缩放的多参数量子计量，为高精度光学干涉计量提供实验可行的设计原则。
2025-09-09 quant-ph
Saturation of Quantum Cramer-Rao Bounds for Distributed Sensing via Error Sensitivity in SU(1,1)-SU(m) Interferometry
本文提出结合 SU(m) 与 SU(1,1) 元件的广义干涉测量框架，利用单端口误差灵敏度实现分布式参数估计的 QCRB 饱和或近饱和。
2025-09-30 quant-ph
Optimal Quantum Phase Estimation
本文采用系统优化方法，确定了具有确定光子数的光的量子态，从而使光学双模干涉测量的精度达到最佳。我们的处理考虑到光子损失的实验相关的情况。因此，我们的研究结果揭示了光学干涉测量精度的基准。虽然这个边界一般比海森堡极限差，我们表明，所获得的精度击败标准量子极限，从而导致显着改善相比，经典干涉仪。我们还讨论了替代状态和策略的优化状态，更容易产生的成本，只有略低的精度。
2009-02-06 quant-ph
Effects of photon losses on phase estimation near the Heisenberg limit using coherent light and squeezed vacuum
当压缩真空的平均光子数接近相干光的平均光子数时，相干态和压缩真空的双路干涉术可以获得接近海森堡极限的相位灵敏度。在这里，我们调查的相位灵敏度的光子损失的存在下，这样的状态。结果表明，在实验上可以通过使用弱本振子和光子计数输出来实现相位灵敏度的Cramer-Rao界。然后，相位灵敏度由状态的Fisher信息F给出。在高压缩极限下，散粒噪声以上的Fisher信息与平均光子数N的平方之比（F-N）/N^2仅取决于平均光子损失数n_loss和压缩真空光子的分数μ。对于mu=1/2，损失的影响由（F-N）/N^2=1/（1+2 n_loss）给出。考虑了通过降低压缩分数μ来提高对损失的鲁棒性的可能性，并得到了优化结果。然而，改进是相当小的，在高损耗时最大改进为2倍。
2009-10-20 quant-ph
Entanglement-free Heisenberg-limited phase estimation
测量是所有定量科学的基础。一个关键的例子是光学相位的测量，用于长度计量和许多其他应用。精密测量的进步一直导致重要的科学发现。在基本水平上，测量精度受到所使用的量子资源（例如光子）的数量N的限制。标准的测量方案，独立使用每个资源，导致相位不确定性的比例为1/sqrt（N）-称为标准量子极限。然而，长期以来，人们一直认为，应该有可能实现仅受海森堡不确定原理限制的精度，从而将标度大大提高到1/N。通常认为，实现这种改进需要使用奇异的量子纠缠态，例如NOON态。这些状态极难产生。已经在N <= 6的情况下执行了具有计数光子或离子的测量方案，但是很少有超过标准量子极限的，并且没有显示出海森堡限制标度。在这里，我们通过实验演示了海森堡限制的相位估计过程。我们用相移在非纠缠单光子态上的多次应用来代替纠缠输入态。我们推广Kitaev的相位估计算法，使用自适应测量理论，以实现在海森堡极限的标准偏差缩放。对于使用的最大数量的资源（N = 378），我们估计一个未知的相位，其方差比标准量子极限低10 dB以上;使用标准干涉测量法，实现这个方差将需要4,000多个资源。我们的研究结果代表了实现量子增强测量精度的复杂性大幅降低。
2008-06-12 quant-ph
Relative Phase States in Quantum-Atom Optics
将相对相位作为量子原子光学中双模系统的一个物理量处理，通过引入相对相位本征态的一个完备正交规范集，采用量子光学相位的Pegg-Barnett处理，定义了一个线性厄米相对相位算符.这些状态与其他所谓的相态形成对比。其他方法来治疗阶段和以前的尝试，找到一个厄米相位运营商进行了讨论。相对相位本征态具有最大的双模纠缠，它是一个分裂态，其布洛赫矢量位于布洛赫球内，并且是高度自旋压缩的。相对相位状态适用于描述干涉实验与玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC），特别是在一个建议的海森堡有限干涉实验的上下文中。对于相对相位本征态，垂直于布洛赫矢量的自旋算符分量的分数涨落基本上只有1/N阶，因此如果能够制备这样的高自旋压缩态，它可能对海森堡有限干涉术有用。提出了一种在接近于相对相态的状态下制备BEC的方法，该方法基于从拉比制度中合适的能量本征态开始，在约瑟夫森哈密顿量中动态地改变参数。
2011-08-22 cond-mat.quant-gas quant-ph
Cyclic nonlinear interferometry with entangled non-Gaussian spin states
本文提出基于自旋系统准循环动力学的纠缠非高斯自旋态非线性读出方案，在TNT和TACT模型中实现接近量子Cramér-Rao界且具有海森堡标度的高精度量子计量。
2023-04-18 quant-ph
Third-order momentum correlation interferometry maps for entangled quantal states of three singly trapped massive ultracold fermions
本文给出了三个超冷费米子原子在线性三阱光阱中的飞行时间谱的高阶动量关联函数的解析表达式，它们对应于三重纠缠的W-态和Greenberger-Horne-Zeilinger-型（GHZ）态.这里介绍的方法对比，并超越了基于标准威克的因式分解方案，它可以确定三阶和二阶自旋分辨和自旋未分辨的动量相关性，旨在与被困的大质量粒子类比的物质波干涉调查，并有可能扩大范围，最近的三光子量子光学干涉。
2019-08-10 cond-mat.quant-gas nucl-th quant-ph
Heisenberg-limited metrology with a squeezed vacuum state, three-mode mixing, and information recycling
我们以前已经证明，量子增强的原子干涉术可以通过将压缩光学真空的量子态通过类似分束器的过程映射到其中一个原子输入来实现[Phys.~修订版~ A \textbf{90}，063630（2014）]。在这里我们提出一个问题：用三模混合模型描述量子态转移（QST），而不是用分束器来描述，是否有可能获得更好的相位灵敏度？答案是肯定的，但前提是没有转移到原子上的那部分光学状态通过信息再循环被合并。令人惊讶的是，我们的计划提供了一个更好的灵敏度较低的QST效率和足够大的程度的压缩可以达到近海森堡有限的灵敏度为任意小的QST效率。此外，我们使用量子费舍尔信息来证明我们的方案的近最优性。
2015-03-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Atomic clock locking with Bayesian quantum parameter estimation: scheme and experiment
提出一种趋近海森堡标度的自适应贝叶斯量子频率估计协议，并在冷原子CPT钟中实现高精度稳健锁定，稳定度较PID提升5.1(4) dB。
2024-10-25 quant-ph
Deterministic quantum phase estimation beyond the ideal NOON state limit
该研究提出基于确定性高斯压缩真空态源与高效零差检测的相位估计方案，实验实现超越散粒噪声极限、甚至优于理想NOON态协议的灵敏度，取得量子计量学的重要突破。
2021-11-18 quant-ph
Squeezed-light-enhanced atom interferometry below the standard quantum limit
本文研究了利用压缩光场提高马赫-曾德尔位形原子干涉仪相位灵敏度的前景。最终，通过将压缩光的量子态转移到一个或多个原子输入光束来实现这种增强，从而允许在标准量子极限以下操作。我们详细分析了三种具体的方案，利用（1）单模压缩光学真空（即低频压缩），（2）双模压缩光学真空（即高频压缩）转移到两个原子输入，（3）双模压缩光学真空转移到一个单一的原子输入。最重要的是，我们的分析考虑了光学模式和原子模式之间的不完全量子态转移（QST），以及耗尽初始制备的原子源的影响。不出所料，不完整的QST降低了所有三种方案的灵敏度。我们表明，通过测量传输的光子和使用信息回收[物理学评论。110，053002（2013）]，可以显著降低不完全QST对灵敏度的降低作用。特别是，信息再循环允许方案（2）在海森堡极限下运行，而不管QST效率如何，即使当耗尽是显著的。虽然我们集中在玻色凝聚原子系统，我们的计划是同样适用于超冷热蒸汽。
2014-12-22 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
