Non-adaptive Heisenberg-limited metrology with multi-channel homodyne measurements
我们展示了一个协议，实现最终的海森堡标度的敏感性，在一个通用的线性网络中编码的参数估计，而不采用任何辅助网络，也不需要任何先验信息的参数，也不对网络结构。因此，该协议不需要参数的先前粗略估计，也不需要网络的自适应。我们分析的方案包括一个单模压缩态和零差检测器在每个$M$输出通道的网络编码的参数，使其可行的实验应用。
2021-10-07 quant-ph
Achieving Heisenberg-limited metrology with spin cat states via interaction-based readout
自旋猫态是量子增强测量的有希望的候选者。在这里，我们分析表明，最终的测量精度的自旋猫态接近海森堡极限，其中的不确定性是成反比的总粒子数。为了充分利用它们的可重复性，我们建议使用基于相互作用的读出来实现相位估计。结果表明，基于相互作用的读出使自旋猫态饱和其最终的精度界限。基于相互作用的读出包括单轴扭转、两个$\fracπ{2}$脉冲和粒子数测量，这可以通过当前的实验技术来实现。与基于自旋压缩态的扭转回波方案相比，我们的自旋猫态方案对探测噪声的鲁棒性更强。我们的方案为实现非高斯纠缠态的海森伯极限计量提供了一条实验可行的途径。
2018-07-18 quant-ph
Bayesian multi-parameter quantum metrology with limited data
量子精密测量中的一个长期问题是如何在实际场景中提取尽可能多的信息，不仅具有多个未知参数，而且具有有限的测量数据和一定程度的先验信息。在这里，我们提出了一个切实可行的解决方案：我们推导出一个新的贝叶斯多参数量子界，构建最佳测量时，我们的界可以饱和为一个Single Shot，并考虑实验涉及这些测量的重复序列。我们的方法正确地解释了测量的数量和先验信息的程度，我们用量子比特传感网络和相位成像模型来说明我们的想法，澄清了局部和全局方案的非渐近作用。至关重要的是，我们的技术是一种在广泛的实际场景中实现量子协议的强大方法，这些场景是Helstrom和Holevo Cramér-Rao边界等工具通常无法访问的。
2020-02-14 quant-ph
Heisenberg-Limited Quantum Metrology without Ancillae
该研究针对实际场景中无无噪声辅助量子比特的量子计量性能不明的问题，提出衔接量子计量与量子信道渐近理论的新框架，证明了重复应用待估信道时有无交错幺正控制下达到海森堡极限的充分条件，并设计了显式识别控制操作的算法。
2025-10-01 quant-ph
Quantum correlations in optical metrology: Heisenberg-limited phase estimation without mode entanglement
利用量子费舍尔信息和量子关联参数研究了非经典光场在参数估计中的应用。结果表明，量子态的最佳测量灵敏度由其模间关联（依赖于路径纠缠）和模内关联（依赖于光子统计）决定.根据这些结果，我们考虑量子增强光学干涉仪的性能。此外，我们提出了一个海森堡有限的计量协议，涉及标准的元素，从被动和主动线性光学，量子克拉美-拉奥界限是饱和的强度测量。有趣的是，该方案的量子优势仅来自探测态的非经典光子统计，而不依赖于纠缠。我们研究了该方案的性能存在现实的损失，因此预测大幅提高散粒噪声限制与当前的技术能力。
2015-01-08 quant-ph
Microsecond-Programmable Synthetic Quantum Matter: Circumventing the Adiabatic Bottleneck for Heisenberg-Limited Metrology
Independent Researcher, Macau 999078, China
提出非绝热Floquet协议，在单腔BEC中动态合成TAT相互作用，快速产生海森堡极限自旋压缩，绕过绝热瓶颈，实现微秒级计量。
2026-09-29 quant-ph
Quantum Error Correction for Metrology
本文提出并分析了一种基于量子纠错（QEC）的方法来改善噪声环境下的量子精密测量。我们确定的条件下，QEC允许一个，以提高量子限制测量的信噪比，我们证明，它使，在某些情况下，海森堡限制的灵敏度。我们讨论了具体的应用，纳米级传感使用金刚石中的氮空位中心，QEC可以显着提高测量灵敏度和带宽在现实的实验条件下。
2014-01-16 quant-ph
Qubit Quantum Metrology with Limited Measurement Resources
量子资源，如纠缠，可以降低参数估计过程的不确定性，超出经典可能的范围。这种现象是很好地描述了无噪声系统与渐近许多测量资源的量子Cramer-Rao界，但没有一般的描述存在的制度有限的测量资源。我们解决这个问题，通过定义一个贝叶斯量词的不确定性，适合有限资源的制度，并通过开发一个数学描述的参数估计过程，使用量子位探针，以估计它们引起的旋转角度。我们模拟的量子比特估计方案在有限的资源使用一个单一的类的探测状态的政权。我们发现，在无噪声系统中，量子比特之间的纠缠总是降低估计的不确定性，然而，量子优势减少的估计中使用较少的量子比特。我们还发现，强退相噪声的存在完全消除了量子优势，无论使用的量子位探针的数量。
2021-08-05 quant-ph
Simultaneous Heisenberg-Limited Multiparameter Metrology via Indefinite Evolution
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Shanghai Research Center for Quantum Sciences（上海量子科学研究中心）
该研究提出基于不确定演化的多参数计量学框架，解决多参数计量中参数编码与测量不相容问题，实现同时海森堡极限精度，为干涉传感开辟新路径。
2026-08-12 quant-ph
Limited-control metrology approaching the Heisenberg limit without entanglement preparation
当前的粒子边界通常假设对协议中涉及的所有粒子的完全控制。放松这一假设，我们研究的性能时，只有有限的控制。作为一个例子，我们测量一个静态的磁场时，完全控制的量子传感器是由粒子补充，只有全局控制是可能的。我们表明，即使是一个嘈杂的量子传感器，一个协议，映射的磁场的进动频率可以实现瞬态超海森堡缩放的测量时间和海森堡缩放的粒子数。这导致估计的不确定性，其接近在完全控制下可实现的不确定性，在给定的总时间内，该不确定性在独立于粒子数的因子内。混合传感器的应用和传感器的量子特性的关键作用进行了讨论。
2020-04-03 quant-ph
Heisenberg-limited metrology with coherent control on the probes' configuration
量子精密测量的一个中心特征是海森堡标度的可能性，这是对经典统计极限的二次改进。然而，这种缩放对于噪声是出了名的脆弱。虽然对于某些噪声类型，它可以通过误差校正恢复，但对于其他重要类型，如失相，海森堡标度似乎无法挽回地丢失了。在这里，我们表明，这种限制有时可以解除，如果实验者有能力探测物理过程中的相干叠加的替代配置。作为一个具体的例子，我们考虑的问题，相位估计中存在的随机相位踢，这在正常情况下是已知的，以防止海森堡标度。我们提供了一个并行的协议，实现海森堡缩放相对于探针的能量，以及一个顺序的协议，实现海森堡缩放相对于总探测时间。此外，我们还证明，通过将路径叠加与快速控制操作相结合，在存在连续时间失相噪声的情况下，也可以实现海森堡缩放来进行频率估计。
2022-06-07 quant-ph
Heisenberg-limited metrology with perturbing interactions
本文提出在存在一般空间局域强相互作用的测量过程中，对类 GHZ 态实现海森堡极限计量的协议，利用单量子比特测量、经典反馈计算以及一维矩阵乘积态和高维团簇展开方法，并给出一个可能具有独立价值的高效短时量子动力学经典采样算法。
2024-03-24 math-ph math.MP quant-ph
Heisenberg-limited metrology from the quantum-quench dynamics of an anisotropic ferromagnet
University of Basel（巴塞尔大学）；King Fahd University of Petroleum and Minerals（法赫德国王石油与矿产大学）
通过各向异性铁磁体的量子淬火动力学实现海森堡极限参数估计，利用磁极子压缩的量子相关性。
2026-10-16 quant-ph
Quantum-limited metrology in the presence of collisional dephasing
在明确考虑碰撞退相干的情况下，解析地导出了用于估算两组分玻色-爱因斯坦凝聚体有效散射强度$χ$的相位灵敏度.通过对自旋算符$\hat{J}_{x}$的测量，我们发现最佳灵敏度依赖于初始相干自旋态。对于粒子数$N$和退相速率$1<\!<γ<N^{3/4}$，它在超海森堡极限$\propto 1/N^{3/2}$以下退化一个因子$(2γ)^{1/3}$。通过$\hat{J}_y$测量，我们的分析结果证实，即使在存在退相的情况下，也可以在极限下检测到相$ϕ=χt\sim 0$。
2010-11-14 cond-mat.quant-gas quant-ph
Approaching quantum-limited metrology with imperfect detectors by using weak-value amplification
弱值放大（WVA）是一种放大超小物理效应的可扩展协议。然而，放大的结果必然会发生高度抑制的概率，导致广泛的辩论是否整体测量精度相比，传统的测量（CM）的提高。在这里，我们通过实验证明了WVA的明确的优点，克服了实际的限制，包括噪声和饱和的光检测，并保持一个大范围的输入光强度远远超出了动态范围的光电探测器的散粒噪声缩放精度。在我们的设置中，WVA实现的精度比CM高6倍。我们的研究结果为WVA在包括精密计量和商业传感器在内的小信号测量应用中的广泛使用扫清了道路。
2020-05-07 physics.optics quant-ph
Variational principle for optimal quantum controls in quantum metrology
我们发展了一个变分原理来确定量子控制和初始状态，优化了量子费舍尔信息，这是量子精密测量中表征精度的量。当可用控制的集合是有限的，确切的最优初始状态和最优控制一般依赖于探测时间，在无限制的情况下，缺少的功能。然而，与时间无关的哈密顿与限制控制，问题可以近似地减少到无约束的情况下，通过Floquet工程。特别是，我们发现磁力与时间无关的自旋链包含三体相互作用，即使控制被限制为一个和两个身体的相互作用，海森堡标度仍然可以近似实现。我们的研究结果打开了大门，调查量子精密测量下的一组有限的可用控制，相关的多体量子精密测量在现实的情况下。
2022-04-26 quant-ph
Parity Measurements in Quantum Optical Metrology
我们研究了奇偶检测的效用，以实现海森伯限制相位估计的光学干涉。我们认为奇偶校验检测与几个输入状态，已被证明表现出子散粒噪声干涉与各自的检测方案。我们表明，与奇偶校验检测，所有这些国家实现子散粒噪声有限的相位估计。从而使宇称检测成为量子光学计量学的统一检测策略。我们还考虑了由NOON态和双Fock态组合而成的量子态，它在输入态的制备中提供了很大的自由度，并且超过了散粒噪声极限。
2009-10-25 quant-ph
Encoded Quantum Signal Processing for Heisenberg-Limited Metrology
Physical Detection Systems and Deployment Division, Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室物理探测系统与部署部）；Department of Computer Science, Colorado State University（科罗拉多州立大学计算机科学系）；Department of Physics, University of Toronto（多伦多大学物理系）；Advanced Computing, Mathematics, and Data Division, Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室先进计算、数学与数据部）
本文提出编码量子信号处理框架，通过单量子比特模型实现抗噪且灵敏的逻辑传感器，利用综合征测量恢复海森堡极限精度，通过纠缠或信号放大克服标准量子限。
2026-03-24 quant-ph
Quantum metrology at the Heisenberg limit with the presence of independent dephasing
海森堡极限是纠缠传感器所能达到的最高精度。然而，纠缠对于退相是脆弱的，并且没有已知的量子精密测量协议可以在存在独立退相的情况下实现海森堡有限灵敏度。在这里，我们表明，海森堡极限是可达到的条件下，探测量子位退相干，由于目标领域和本地环境的独立退相的效果。为了检测目标场，我们利用纠缠特性，由于集体噪声的衰减速度比经典状态快得多，而大多数以前的方案使用相干相移的目标场。实际上，如果时间涨落的靶场表现为马尔可夫集体退相，我们可以估计集体退相速率，在独立退相的影响下，在海森堡极限的灵敏度。我们的工作打开了强大的海森堡有限的计量学的可能性。
2018-09-01 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
Sub-shot-noise quantum metrology with entangled identical particles
当把通常的可分性概念应用于描述全同粒子的态时，必须重新考虑。需要一个与任何先验希尔伯特空间张量积结构无关的可分性定义：这可以用可交换的可观测子代数来给出。相应地，推广和物理上重新解释了有关在量子精密测量中使用量子费舍尔信息的结果。
2010-01-19 cond-mat.other hep-th quant-ph
Quantum metrology at the Heisenberg limit with ion traps
被囚禁离子运动自由度的维格纳函数中的亚普朗克相空间结构可以用来进行具有海森堡极限灵敏度的弱力测量。我们提出的方法来工程的哈密顿量的被困离子产生这样的小尺度结构的状态，我们展示了如何使用它们在量子精密测量的应用。
2006-08-09 quant-ph
Spin Grid States for Quantum Metrology in Atomic Clocks Limited by Spontaneous Emission
Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；University of Innsbruck（因斯布鲁克大学）；Institute for Quantum Optics and Quantum Information of the Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院量子光学与量子信息研究所）
本研究提出自旋网格态（SGSs）作为原子钟在自发辐射限制下的近最优量子探针，通过两次单轴扭转生成，并设计顺序读出策略，实现接近全局最优的相位和频率计量精度。
2026-09-15 quant-ph
Quantum metrology in the presence of limited data
量子精密测量协议通常是围绕我们有丰富的测量数据的假设而设计的，但最近的实际应用越来越多地推动了对数据非常有限的情况的兴趣。在这种情况下，最好的方法涉及数据量和先验信息之间有趣的相互作用。在这里，我们提出了一种新的方式来优化这些计划的基础上，实际动机的假设，我们有一个序列的相同和独立的测量。对于一个给定的探针状态，我们采取我们的测量是最好的一个Single Shot，我们使用这个顺序来研究不同的实际状态的性能在马赫-曾德尔干涉仪时，我们有适度的先验知识的基本参数。我们发现，我们恢复量子克拉美-拉奥界渐近，但对于低数据计数，我们发现一个完全不同的结构。尽管模内相关性是提高渐近精度的关键，我们发现证据表明，这些可能是有害的低数据制度和干涉仪的路径之间的纠缠可能发挥更重要的作用。最后，我们分析了如何接近现实的测量可以得到的界限，并发现，测量求积可以提高计数光子，虽然这两种策略渐近收敛。这些结果可能被证明是重要的，在量子增强计量应用的发展中，实际的考虑意味着我们仅限于少量的试验。
2019-01-28 quant-ph
Heisenberg limited single-mode quantum metrology
双模干涉仪，如基于两个空间光模的迈克耳孙干涉仪，为量子精密测量奠定了基础。利用Fock态的无限维Hilbert空间，利用单个玻色子模，可以在双模干涉仪中实现超过散粒噪声极限（SNL）的测量精度，而不是在双模干涉仪中探索量子纠缠.然而，实验演示仍然难以捉摸。在这里，我们展示了一个单模相位估计，接近海森堡极限（HL）无条件。由于微波腔的强色散非线性和长相干时间，$\left(\left|0\right\rangle +\left|N\right\rangle \right)/\sqrt{2}$形式的量子态被产生、操纵和检测，具有高精度，导致实验相位估计精度缩放为$\sim N^{-0.94}$。在距离HL仅为$1.7$ ~ $\mathrm{dB}$的$N=12$处，实现了$9.1$ ~ $\mathrm{dB}$对SNL的精度提高。我们的实验结构是硬件有效的，可以结合量子纠错技术来对抗退相干，从而有望在实际应用中的量子增强传感。
2019-01-28 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
Efficient and Robust Entanglement Generation with Deep Reinforcement Learning for Quantum Metrology
量子精密测量利用量子资源和策略来提高未知参数的测量精度。一个关键的问题是如何制备一个适合于高精度测量的量子纠缠态。在这里，我们提出了一个方案，以找到最佳的脉冲序列，以加速在深度强化学习（DRL）的帮助下产生纠缠的单轴扭曲动力学。我们考虑的脉冲训练作为一个序列的$π/2$脉冲沿一个轴或两个正交轴，和操作是通过最大化的量子费舍尔信息使用DRL。在有限的演化时间内，所制备的纠缠态的最终精确界遵循海森堡极限标度。这些态也可以作为Ramsey干涉术的输入态，最终的测量精度仍然遵循Heisenberg极限标度。单轴脉冲训练更简单有效，而两个正交轴脉冲序列的方案对原子数偏差具有更好的鲁棒性。我们的协议与DRL是有效的，易于实现在国家的最先进的实验。
2022-03-01 quant-ph
Indefinite Time Directed Quantum Metrology
本文提出不定时间方向度量学（ITDM），通过在编码中引入量子时间翻转，使乘积探针态在单参数估计中达到海森堡标度并超越标准量子极限，证明了纠缠非必需，且在相位估计和噪声环境中表现优异。
2025-07-14 quant-ph
Quantum Limits of Passive Optical Surface Metrology and Defect Detection
University of Oxford（牛津大学）；University of Nottingham（诺丁汉大学）
本文提出量子统计框架用于被动光学表面计量，通过空间模式排序实现裂纹宽度和深度的高精度估计及缺陷检测提升。
2026-03-11 physics.optics quant-ph
Enhanced DC-Field Metrology Using Nitrogen Vacancy Spins via Strong Collective Coupling and Fano-Scattering
氮空位系综有望在环境条件下实现磁场传感的灵敏度和分辨率的前所未有的组合。然而，它们的全部感测潜力受到它们的集体相干性的不均匀退化的限制，而动态解耦限制感测到AC场的检测。在这里，我们建议使用最近证明的腔保护效应的室温下，基于集成的直流计量。我们确定了一个参数空间，其中强耦合可以持续在室温下，其中的修饰状态仅限于腔模式和合奏纵向弛豫的退相，显示aT Hz $^{-\frac{1}{2}}$直流场的灵敏度理论上是可以实现的进一步增强通过范诺干涉。
2015-09-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum metrology in coarsened measurement reference
研究了粗化测量参考在量子精密测量中的作用。粗化测量基准来自粗化基准时间和基准。当测量基于一个公共参考基时，可以通过对称性消除这个缺点。由于参考基的粗化，对于大量的探测粒子，纠缠态的性能不能优于乘积态。给定粗化参考基的有限不确定性，在估计阶段获得了最佳探测粒子数量。最后，我们证明了在非马尔可夫退相情况下的最大纠缠态总是比在马尔可夫退相情况下的最大纠缠态具有更好的精度。与纠缠态相比，乘积态更能抵抗粗化参考时间的干扰。
2017-01-18 quant-ph
Interaction-based quantum metrology showing scaling beyond the Heisenberg limit
量子精密测量研究利用纠缠和其他量子资源来提高测量精度。使用N个独立粒子测量参数X的干涉仪最多可以达到灵敏度δX \propto N^{-1/2}的“标准量子极限”（SQL）。使用N个纠缠粒子的相同干涉仪原则上可以达到“海森堡极限”δX \propto N^{-1}，使用奇异态。最近的理论工作认为，粒子之间的相互作用可能是量子精密测量的宝贵资源，允许超越海森堡极限的缩放。具体地说，k粒子相互作用将产生灵敏度δX \propto N^{-k}，具有适当的纠缠态，并且即使没有纠缠也会产生δX \propto N^{-（k-1/2）}。在这里，我们证明了这种“超级海森堡”标度的非线性，非破坏性测量的磁化原子系综。我们使用快速光学非线性来产生成对光子-光子相互作用（k = 2），同时保持量子噪声限制的性能，以产生δX \propto N^{-3/2}。我们观察到超海森堡标度超过两个数量级的N，限制在大N的高阶非线性效应，在很好的协议与理论。对于有限持续时间的测量，超海森堡标度允许非线性测量在灵敏度上超过具有相同数量光子的可比线性测量。然而，在其他情况下，高阶非线性会阻止这种交叉的发生，这反映了非线性系统中缩放与灵敏度的微妙关系。这项工作表明，粒子间的相互作用可以提高灵敏度的量子限制测量，并介绍了一个全新的资源量子精密测量。
2010-12-28 physics.atom-ph quant-ph
Ground state of the double-well condensate for quantum metrology
从理论上讨论了双势阱中原子-原子相互作用下的玻色-爱因斯坦凝聚体的基态，并以此作为海森堡限制原子干涉的出发点。为此目的的基态的质量的无量纲参数确定。基态和第一激发态之间的近简并性严重限制了热制备基态在量子精密测量中的应用前景。
2013-10-08 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Heisenberg-limited continuous-variable distributed quantum metrology with arbitrary weights
本文阐明双非真空输入线性连续变量DQM网络结构，给出任意权重线性组合及全局函数估计的严格灵敏度界、所需非经典态条件、最优探测方案与两种增强机制。
2025-03-18 quant-ph
Quantum-Dense Metrology
量子精密测量利用纠缠来提高测量的灵敏度。到目前为止，人们的注意力一直集中在测量两个非对易观测量中的一个上。在这里，我们展示了一个激光干涉仪，提供有关两个非交换可观的信息，与不确定性低于米的量子基态。我们的实验是量子密度计量学的原理证明，并使用额外的信息来区分实际的相位信号和由于散射和频移光子引起的寄生信号。我们的方法可以很容易地应用于改善挤压光增强的引力波探测器在非量子噪声限制的检测频率在一个子散粒噪声否决通道。
2012-11-15 quant-ph
Distributed Quantum Metrology with a Single Squeezed-Vacuum Source
我们提出了一个干涉计划的估计与非负权重的线性组合的任意数量的$M>1$的未知相位延迟，分布在一个$M$信道的线性光网络，海森堡有限的灵敏度。这是在不需要任何光子数或纠缠态源、光子数分辨探测器或辅助干涉通道的情况下实现的。事实上，所提出的协议显着依赖于一个单一的压缩态源，在干涉仪输出的反压缩操作，和开关光电探测器。
2019-06-28 quant-ph
Geometric bounds on multiparameter Heisenberg scaling in optical metrology with limited squeezed resources
University of Portsmouth（朴茨茅斯大学）；Quantum Science and Technology Hub, University of Portsmouth（朴茨茅斯大学量子科学与技术中心）；Università di Bari（巴里大学）；INFN, Sezione di Bari（意大利国家核物理研究所巴里分部）；Institute of Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth（朴茨茅斯大学宇宙学与引力研究所）
研究多参量同时估计中，在多模高斯网络里给定压缩探测器时，有多少参数组合能继承海森堡标度。通过分析量子费希尔信息矩阵，得出海森堡标度系数秩的界限，确定饱和条件并构建干涉仪族。
2026-07-28 quant-ph
Reference-frame-independent quantum metrology
University of Tsukuba（筑波大学）；Center for Artificial Intelligence Research (C-AIR), University of Tsukuba（筑波大学人工智能研究中心）；QSTAR, INO-CNR, and LENS（QSTAR、INO-CNR和LENS）；Universität Siegen（锡根大学）；Department of Theoretical Physics, University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克大学理论物理系）；EHU Quantum Center, University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克大学EHU量子中心）；Donostia International Physics Center DIPC（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊克尔巴斯克，巴斯克科学基金会）；HUN-REN Wigner Research Centre for Physics（匈牙利研究与教育网络维格纳物理研究中心）
本文提出在无共同参考系情况下，通过制备多个量子系统副本并进行局部测量实现非线性量子计量，推导了基于局部单位元不变量的计量精度公式，并分析了局部退相干对精度标度的影响。
2026-03-27 quant-ph
Optimal networks for Quantum Metrology: semidefinite programs and product rules
我们研究了一个可能由多个时间步组成的量子过程的最优估计。该估计由量子网络来实现，该网络通过在每个时间步发送输入并处理输出来与该过程进行交互。我们制定的搜索最佳网络作为一个半定规划，并使用对偶理论给出了另一种表达的最大收益估计。结合这一提法的技术设计的Mittal和Szegedy，我们证明了一个一般的产品规则的联合估计的独立过程，指出最佳的联合估计可以实现独立估计每个过程，每当品质因数是产品的形式。我们说明的结果在几个例子和展示的反例表明，最佳联合网络可能不是最佳的个人网络的产品，如果过程是不独立的，或者如果品质因数不是产品的形式。特别是，我们表明，纠缠可以减少一个因素K的方差估计的总和K独立的相移。
2013-11-08 math-ph math.MP quant-ph
Making the most of time in quantum metrology: concurrent state preparation and sensing
用于参数估计的量子精密测量协议通常包括三个阶段：探针状态准备、感测和然后读出，其中第一和最后阶段所需的时间通常被忽略。在目前的工作中，我们认为不可忽略的状态准备和读出时间，以及权衡的灵敏度时，有限的时间资源$τ$必须分为三个阶段。为了研究这一点，我们集中在磁场感测的问题与自旋在一轴扭曲或双轴扭曲状态。我们发现（考虑到制备扭曲态所需的时间），通过包括通过扭曲引入的纠缠，除非时间$τ$足够长或扭曲足够强，否则不会获得任何优势。然而，我们还发现，如果我们允许同时施加扭曲和磁场，则更有效地使用有限的时间资源，这代表了更现实的感测场景。我们利用自旋系统和玻色子场模式之间的精确对应关系，由Holstein-Primakoff变换，将这一结果扩展到光学领域。
2018-01-10 quant-ph
Quantum dense metrology by an SU(2)-in-SU(1,1) nested interferometer
量子密集计量学（QDM）是利用量子纠缠对光场的相位调制和振幅调制等两个共轭量进行联合估计的一种技术，其精度可以同时超过标准量子极限。SU（1，1）干涉仪（SUI）可以实现具有探测丢失容限的QDM，但绝对灵敏度有限。在这里，我们提出了一个QDM计划与线性干涉仪（SU（2））嵌套在SU（1，1）干涉仪。通过使用简并SUI并控制SUI中相敏放大器的相位角，可以实现任意相位和幅度调制混合的测量精度的最佳量子增强。
2020-05-07 quant-ph
Quantum metrology with critical driven-dissipative collective spin system
该研究提出基于相干驱动N个自旋1/2粒子并受压缩集体自旋衰减影响的临界耗散量子计量方案，利用耗散相变增强参数估计灵敏度，并证明稳态为纠缠自旋压缩态，可实现低于散粒噪声极限的测量。
2023-02-16 quant-ph
Probabilistic metrology defeats ultimate deterministic bound
量子增强测量利用量子力学效应提供物理变量的超精确估计，用于先进技术，如原子钟的频率校准、引力波检测和生物传感。量子精密测量研究在给定一定量的资源（例如探针系统的数量）和限制（例如有限的交互时间，或应对不可避免的噪声存在）的情况下估计精度的基本限制。在这里，我们表明，即使在存在噪声的情况下，概率测量策略（有一定的失败或放弃的概率）可以提供一个成功的结果，估计精度，违反了确定性的界限。这建立了新的最终量子精密测量极限。对于探针系统的本地移相，我们量化这样的精度限制作为一个功能的故障的概率，可以容忍。我们表明，弃权的可能性可以大大降低噪音的不利影响。
2014-07-25 quant-ph
Butterfly Echo Protocol for Axis-Agnostic Heisenberg-Limited Metrology
United States Naval Academy（美国海军学院）；Harvard University（哈佛大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；The College of William & Mary（威廉玛丽学院）；NIST/University of Maryland（美国国家标准与技术研究院/马里兰大学）
提出一种基于混沌动力学的单次回声协议，利用随机对称探针态估计未知轴的小旋转，实现海森堡标度，并分析退相干影响。
2026-06-29 quant-ph
Entanglement in fermion systems and quantum metrology
费米子多体系统中的纠缠研究使用的是一个广义的定义的基础上的分区的一组可观，而不是粒子张量积的可分性。通过这种方式，可以明确地分析不可分费米子态的特征性质，从而精确描述相应状态空间的几何结构。这些结果在费米子量子精密测量中有直接的应用：不需要预先的态纠缠操作就可以获得亚散粒噪声精度的参数估计。
2014-03-05 hep-th quant-ph
Heisenberg-limited metrology in the presence of non-Markovian noise with finite control rates
Center for Quantum Information and Control, University of New Mexico（新墨西哥大学量子信息与控制中心）；Department of Physics and Astronomy, University of New Mexico（新墨西哥大学物理与天文学系）
研究在有限控制速率非马尔可夫噪声下的海森堡极限计量学，通过建立与量子芝诺效应联系并扩展到无限维环境，划分三种构造类型，分析其性能，发现动态解耦协议在特定情况下有优势，数值模拟显示其改进作用可能超出微扰设置。
2026-07-15 quant-ph
Granularity Noise Limit in Atomic-Ensemble-Based Metrology
College of Metrology Measurement and Instrument, China Jiliang University（中国计量大学计量测试工程学院）
本文基于原子集体计量，揭示了原子粒度噪声与光学测量噪声的竞争关系，推导出统一的噪声标度定律，并发现增加光学探测功率会降低灵敏度。
2026-04-07 physics.atom-ph quant-ph
Experimental multiparameter quantum metrology in adaptive regime
本文在可编程集成光子电路中结合量子增强多参数估计与自适应学习，在有限资源下实验演示三个光学相位的同时估计并达到量子极限。
2022-08-30 quant-ph
Multiparameter quantum critical metrology
已知单参数估计受益于量子临界系统中对参数变化的极端敏感性。然而，多个参数的同时估计通常是有限的，由于所产生的基础系统的量子性质的不兼容性。一个关键问题是量子临界性是否也可以在减少同时估计多个参数的不相容性方面发挥积极作用。我们认为，这是一般的情况下，并验证这一预测在范例量子多体系统接近第一和第二阶相变。分析了具有横向场和纵向场的反铁磁和铁磁一维伊辛链在不同区域和接近临界状态的情况。
2022-03-23 quant-ph
Practical quantum metrology with large precision gains in the low photon number regime
量子精密测量利用量子相关性以有限的粒子数进行精确测量。通过利用光干涉仪中的模间和模内关联，我们发现了一种结合了纠缠和压缩的状态，在散粒噪声限制下，对于低光子数，量子费舍尔信息（QFI）--一种与精度相关的度量--增强了7倍。出于实用性，我们然后看看压缩猫状态，这是最近实验，并显示进一步的精度增益超过散粒噪声限制和3倍的改进，在QFI超过最佳高斯状态。我们提出了一个概念上简单的测量方案，饱和的QFI，我们证明了小光子数的鲁棒性损失。因此，压缩猫态可以在实际和现实的条件下，在光学量子精密测量中提供一个显着的精度提高。
2016-04-20 quant-ph
Error-mitigated quantum metrology via enhanced virtual purification
The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；The Hong Kong Institute of Quantum Information Science and Technology, The Chinese University of Hong Kong（香港量子信息科学与技术研究院，香港中文大学）；State Key Laboratory of Quantum Information Technologies and Materials, The Chinese University of Hong Kong（量子信息技术与材料国家重点实验室，香港中文大学）；College of Computer and Data Science, Fuzhou University（福州大学计算机与数据科学学院）
本文提出增强虚拟通道净化方法，通过提升虚拟态净化效果，提高量子计量的精度和鲁棒性，适用于单参数和多参数任务，并拓展至更广泛的量子信息领域。
2025-12-02 quant-ph
Linear optical quantum metrology with single photons --- Experimental errors, resource counting, and quantum Cramér-Rao bounds
量子数-路径纠缠是用于超灵敏量子精密测量的资源，并且特别地提供子散粒噪声或甚至海森堡限制的灵敏度。然而，这种数路纠缠被认为是资源密集型的，首先要创建-通常需要非常强的非线性，或具有前馈的非确定性准备方案，这是难以实现的。最近在[物理学评论] Lett。114，170802（2015）]我们证明了来自玻色子采样启发的干涉仪的数字路径纠缠可以用来击败散粒噪声限制。在这篇手稿中，我们比较和对比不同的干涉方案，讨论资源计数，计算精确的量子克拉美-拉奥界限，并研究实验误差的细节。
2017-03-07 quant-ph
Quantum metrology with a non-linear kicked Mach-Zehnder interferometer
我们研究的灵敏度的马赫-曾德尔干涉仪，除了移相器包含一个非线性元件。通过将这两个元件包括在光多次穿过的腔或环中，产生了干涉仪的非线性反冲版本。我们研究了它的灵敏度作为相移的函数，踢强度，最大达到的平均光子数，和阻尼由于光子损失的初始相干态。我们发现，如果压缩占主导地位的总光子数消失阻尼海森堡有限标度的灵敏度出现。对于小到中等的阻尼率，非线性反冲可以显著地增加由每单位时间的量子费舍尔信息测量的灵敏度。
2022-01-28 quant-ph
Global Precision Limits in Critical Quantum Metrology: From Cramér-Rao to Ziv-Zakai
School of Physics and Optoelectronics, South China University of Technology（华南理工大学物理与光电工程学院）
研究临界量子计量学精度极限，通过量子齐夫-扎凯界推导均方误差极限，发现二阶量子相变时克拉美-罗奥界精度无显著提升，临界量子传感器精度仅恒定增益，源于先验知识，提供评估框架和研究量子传感的常规方法。
2026-07-10 quant-ph
