Entanglement-enhanced optical gyroscope
基于Sagnac效应的光纤陀螺仪（FOG）是传感和导航领域的一种宝贵工具，可以在从航天器和飞机到自动驾驶汽车（如自动驾驶汽车）等应用中实现精确测量。与任何经典的光学传感器一样，这些器件的最终性能受到标准量子极限（SQL）的限制。量子增强干涉术使我们能够利用光的非经典态来克服这一限制。在这里，我们报告的纠缠光子陀螺仪，使用路径纠缠NOON态（N=2），提供超出标准量子极限的相位超灵敏度。
2018-10-04 quant-ph
Quantum sensing and metrology with free electrons
本文提出利用自由电子与波导光的强耦合，解决高光子数态的产生与探测难题，实现光学相位灵敏度提升十倍，并以兆赫兹速率生成数十光子NOON态，开创自由电子量子传感新技术。
2025-05-09 quant-ph
Beyond Average Hamiltonian Theory for Quantum Sensing
本研究针对平均哈密顿量理论（AHT）在常见实验条件下预测失效的问题，发现特定对称性可拓展其适用范围，还提出了一种在AHT不收敛时仍有效的精确传感响应计算方法，为量子控制及多类量子相关应用提供新可能。
2024-10-05 quant-ph
Force Sensing Beyond the Standard Quantum Limit in a Hybrid Optomechanical Platform
Indian Institute of Technology Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）
该研究通过混合光学机械平台利用量子点和光学参量放大器实现超越标准量子极限的力传感。
2025-12-23 quant-ph
Phase sensing beyond the standard quantum limit with a truncated SU(1,1) interferometer
SU（1，1）干涉仪取代了具有非线性相互作用的Mach-Zehnder干涉仪中的分束器，并在低光功率的应用中提供了实现高相位灵敏度的潜力。我们提出了一种新的变化，其中的第二个非线性相互作用被替换为平衡零差检测。相位敏感量子态是在Rb蒸气中通过种子四波混频产生的双模压缩态。作为工作点函数的测量表明，即使有$\approx35~\%$损耗，该器件也可以超过标准量子极限4 dB。
2016-10-21 quant-ph
Force sensing beyond standard quantum limit with optomechanical `soft' mode induced by non-linear interaction
我们考虑一个光机系统，它是由一个机械和光学模式通过线性和二次光机色散耦合相互作用。该系统在高品质因数机械谐振器的情况下在未分辨的边带极限中操作。这样的系统然后充当参数驱动的振荡器，从而获得弹性常数的强度辅助可调性。这使得光学机械系统能够在其“软模式”下操作，其中机械弹簧软化并以较低的谐振频率响应。我们表明，这种软模式可以利用非线性反作用噪声，从而产生更高的力的灵敏度超过传统的标准量子限制。
2019-12-11 quant-ph
Quantum sensing: Beyond the classical limits of precision
本文综述量子度量学框架，介绍量子传感器在引力场、脑成像、引力波探测和时间测量方面超越经典极限的能力，并强调含噪系统的最新进展。
2024-01-24 quant-ph
Visibility-Engineered Multiparameter Sensing in Dispersive Quantum Interferometry: Identifiability, Noise Robustness, and Hardware Emulation
Instituto de Física, Universidade Federal de Goiás（戈亚斯联邦大学物理研究所）；Faculty of Civil Engineering and Mechanics, Kunming University of Science and Technology（昆明理工大学土木工程学院）；Instituto de Física de São Carlos, Universidade de São Paulo（圣保罗大学圣卡洛斯物理研究所）
该研究提出了一种色散量子热计量协议，通过非线性干涉仪同时估计逆温度和相互作用强度，分析了NOON、压缩真空和猫态在多参数量子传感中的鲁棒性与灵敏度权衡。
2026-08-17 quant-ph
Information-Scrambling-Enhanced Quantum Sensing Beyond the Standard Quantum Limit
Nanjing University（南京大学）
本研究提出了一种基于信息 scrambling 的量子传感协议，通过增强的量子纠缠实现超越标准量子极限的测量精度，并展示了其在超导量子处理器上的实验验证。
2025-12-24 quant-ph
Quantum Sensing Beyond Exceptional Points via Hidden symmetry-protected vacuum-noise fixed point
South China Normal University（华南师范大学）；Quantum Science Center of Guangdong-HongKong-Macao Greater Bay Area(Guangdong)（粤港澳大湾区量子科学中心（广东））
研究提出基于对称性保护噪声抑制而非响应放大的非厄米量子传感途径，开发统一PT和APT对称性的模型，发现隐藏对称性保护相变及真空噪声固定点，增强量子传感，建立不同于传统EP方法的机制，揭示相关联系并确立噪声抑制范式。
2026-07-22 quant-ph
Loss-Induced Limits to Phase Measurement Precision with Maximally Entangled States
损耗的存在限制了使用最大纠缠态（也称为NOON态）进行相位测量的方法的精度。使用一个简单的分束器模型的损失的计算表明，对于所有的非零值L的损失，相位测量精度降低与纠缠光子的N足够大的数量N的增加。对于高于约0.785的临界值的L，对于所有N值，相位测量精度随着N的增加而降低。对于接近零的L，相位测量精度随着N的增加而提高，直到在N大约等于2.218/L时达到的大约1.018 L弧度的极限精度，并且随着N增加超过该值而降低。本文还研究了在光子总数N_T固定的情况下多次测量的相位测量精度。对于高于约0.586的临界值的L，利用NOON态可获得的相位测量精度与通过使用未纠缠相干态的常规方法可获得的相位测量精度的比率随着N（在单个测量中采用的纠缠光子的数目）的增加而降低，对于N的所有值。当L接近零时，通过在每次测量中使用约N=1.279/L的纠缠光子来优化该比率，得到约1.340 sqrt（L/N_T）弧度的精度。
2007-03-08 quant-ph
Magnet field sensing beyond the standard quantum limit under the effect of decoherence
纠缠态可以潜在地用来超越每个经典传感器所受的标准量子极限。然而，纠缠态非常容易受到退相干的影响，因此目前还不清楚是否可以通过受现实噪声影响的量子策略来真正创建优于经典技术的传感器。本文研究了由多个自旋组成的量子传感器如何受到独立退相的影响。我们采用一般的噪声模型，包括非马尔可夫效应，在这些噪声模型的传感器的性能取决于传感器的暴露时间的字段。我们已经发现，通过在非马尔可夫时间区域内选择适当的曝光时间，纠缠传感器确实超过了标准量子极限。由于独立失相是许多系统中最典型的噪声源之一，我们的研究结果提出了一种实用且可扩展的方法来击败标准量子极限。
2011-01-13 quant-ph
Quantum Sensing using Geometrical Phase in Qubit-Oscillator Systems
利用量子比特-振子系统中的几何相位实现超越标准量子极限的高灵敏度量子传感
2026-10-27 quant-ph
Using Entangled Generalized Coherent States for Photonic Quantum Metrology
本文提出在光子量子计量学中引入纠缠广义相干态（EGCS）以改进参数估计，该方案展现出超越经典和海森堡极限的灵敏度，优于纠缠相干态和NOON态，并给出了实验生成该态的方案。
2023-05-17 quant-ph
Force sensors with precision beyond the standard quantum limit
我们提出了力传感协议，使用线性离子链，可以操作超过量子标准限制。我们表明，通过使用由各种自旋玻色子模型代表的量子探针，可以非常有效地检测与运动陷阱频率非共振的振荡力。我们证明了由Dicke模型描述的量子探针的时间演化可以映射到非线性Ramsey干涉术上，该干涉术允许简单地通过测量集体自旋布居来检测远失谐力。此外，我们还证明了用初始自旋关联态代替运动纠缠态可以使测量不确定度达到海森堡极限。传感技术的一个重要优点是其对热致失相的自然鲁棒性，这延长了测量协议的相干时间。此外，我们还介绍了利用强自旋-声子耦合来改善力估计的传感方案。结果表明，对于量子拉比模型所代表的量子探针，其力灵敏度可以超过简谐振子作为力传感器的力灵敏度。
2016-06-23 quant-ph
Quantum control and long-range quantum correlations in dynamical Casimir arrays
最近在调制超导波导中观察到的动态Casimir效应，为全球三十年的研究加冕，为量子技术界提供了一个强大的工具，可以在芯片上创建纠缠光子。在这项工作中，我们将展示如何超越使用可扩展阵列的单波导范例，有可能创建多体非经典态，并有可能控制发射光子的长程量子相关性。特别是，我们的有限温度理论表明如何最大纠缠$NOON$状态可以在一个现实的设置工程。这里提出的结果开辟了一条道路，以新的量子流体的光，所产生的调制真空波动的线性系统。
2015-01-29 quant-ph
Quantum plasmonic sensing: beyond the shot-noise and diffraction limit
光子传感器在一系列物理环境中有许多应用，从测量制造中的机械压力到检测生物医学样品中的蛋白质浓度。存在各种感测方法，并且等离子体系统由于其将光限制在衍射极限以下的能力而特别受到关注，从而大大提高了灵敏度。最近，量子技术已被确定，可以优于经典的传感方法，并实现低于所谓的散粒噪声限制的灵敏度。尽管有这种巨大的潜力，但在有损等离子体系统中使用确定的光子数状态以进一步提高感测能力还没有得到很好的研究。在这里，我们调查的等离子体干涉仪，同时利用光的量子性质和其电磁场限制的传感性能。我们表明，尽管存在的损失，专门的量子资源可以提供改进的灵敏度和分辨率超过散粒噪声限制在一个紧凑的等离子体激元器件工作在衍射极限以下。
2016-05-25 physics.optics quant-ph
SSP-QST: Spectral Subspace Purification for Photonic Quantum State Tomography
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）
研究针对光子量子传感中实际量子态层析成像的本征值污染问题，提出谱子空间纯化方法SSP-QST，它是秩自适应后处理层，无需秩先验等，模拟中实现高保真度并提高测量效率，为量子传感提供可靠轻量级重建方法。
2026-07-27 quant-ph
Increasing sensing resolution with error correction
量子传感协议的信噪比与相干时间的平方根成比例。因此，增加该时间是该领域的关键目标。动态解耦已被证明是有效的，在延长相干时间的量子传感的好处。然而，动态解耦只能将灵敏度提高到一定限度。在这项工作中，我们提出了一种新的方法来增加的相干时间进一步通过纠错，可以提高量子传感的效率超出了目前的最先进的方法的基本限制。
2013-10-11 quant-ph
Comment on J.Qin et al., Unconditional and Robust Quantum Metrological Advantage beyond N00N States, PRL 130, 070801 (2023) and J.A. H. Nielsen et.al., Deterministic Quantum Phase Estimation beyond N00N States. PRL 130, 123603 (2023)
Palacký University（帕拉茨基大学）
本文评论指出，Qin等人和Nielsen等人基于压缩真空相位传感声称的无条件量子计量优势，其证据（每次试验或每个探测光子的QFI）未计入构建估计器的总资源，统计上不合理，故在一致资源核算下该优势不成立。
2026-09-15 quant-ph
Precise Phase Measurements using an Entangled Coherent State
量子纠缠提供了超越经典极限进行测量的可能性，但在将其应用于实际的有耗系统之前，还需要克服一些问题。最近的工作已经使用量子费舍尔信息（QFI）来表明纠缠相干态（ECS）可以用于该目的，因为它们将亚经典相位精度能力与鲁棒性相结合（Joo等人，2011年）。然而，迄今为止，还没有设计出用于使用ECS测量有损耗系统中的相位的有效方案。在这里，我们提出了一个方案，就是这样做的。我们展示了如何可以测量相位的精度显着优于两个未纠缠的“经典”状态和高度纠缠的NOON状态在广泛的不同损失。这使得量子精密测量更接近于成为现实和实用的技术。
2014-01-16 quant-ph
Experimental quantum-computing-enhanced sensing using Grover's algorithm
Cornell University（康奈尔大学）
实验证明利用Grover算法增强量子传感，可在宽带宽下以少量硬件超越传统基线，显著减少所需信号量，实现计量学优势。
2026-09-29 quant-ph
Beyond Qubits: Multilevel Quantum Sensing for Dark Matter
本研究提出通用三能级量子比特传感框架，实现量子Fisher信息四倍、灵敏度两倍提升，将超轻暗物质轴子-电子耦合探测范围提升一个数量级，为新物理探测提供有力工具。
2025-10-22 cond-mat.mes-hall hep-ex hep-ph
Quantum enhanced distributed phase sensing with a truncated SU(1,1) interferometer
本文利用截断SU(1,1)干涉仪和明亮纠缠孪生光束，从理论与实验上证明分布式相位线性组合检测可超越散粒噪声极限，并扩展至多相位方案以实现随传感器数量变化的量子增强标度。
2024-03-25 quant-ph
Quantum sensing with superconducting circuits
传感和计量学在基础科学和应用中发挥着重要作用，可以满足对更精确数据集的需求，并可以对理论模型的有效性做出更可靠的结论。传感器无处不在，它们用于各种领域的应用，包括重力成像，地质学，导航，安全，计时，光谱学，化学，磁力测量，医疗保健和医学。目前量子技术的进展不可避免地引发了对量子系统的探索，以用作具有新的和改进的功能的传感器。这种观点首先提供了现有的和测试的量子传感系统的简要回顾，然后讨论超导量子线路用于传感和计量学的未来可能的方向：超导传感器，包括许多纠缠量子比特和方案，采用量子纠错。该展望还列出了未来的研究方向，这些方向可能在量子传感之外具有重要价值，例如在量子计算和模拟中的应用。
2021-03-19 quant-ph
Quantum Phase Estimation Beyond the Gaussian Limit
本文研究超越高斯极限的量子相位估计，指出非对称相干态叠加等非高斯态可在中等能量范围内突破高斯精度界限，并分析了现实噪声下精度与运行范围的权衡。
2025-08-18 quant-ph
Non-Markovian temperature sensing
我们在非马尔可夫动力学框架下研究了单比特量子温度计的传感性能。通过采用精确数值的运动方程组方法，我们超越了传统的范式的玻恩-马尔可夫理论，纯退相机制，和弱耦合近似，这是常用的许多以前的量子测温研究。我们发现（i）非马尔可夫特性可以提高估计效率，（ii）量子测温的灵敏度可以通过工程化不同耦合算子在整个传感器-储层相互作用哈密顿量中的比例来有效地优化，以及（iii）阈值，在该阈值以上，强传感器-储层耦合可以显着提高长编码时间区域的传感精度。我们的结果可能有一定的应用高分辨率量子测温。
2021-10-15 quant-ph
Distributed Quantum Sensing Using Continuous-Variable Multipartite Entanglement
分布式量子传感利用多个传感器之间的量子相关性来增强对未知参数的测量，从而超出非纠缠系统的限制。我们描述了一个传感方案，使用连续变量的多体纠缠，以提高分布式传感领域的正交位移。通过使用无损分束器阵列划分多个零差传感器节点之间的压缩真空状态，我们获得了与节点数量成反比的均方根（rms）估计误差（海森堡缩放），而不利用纠缠的分布式传感器的均方根误差与节点数量的平方根成反比（标准量子极限缩放）。我们的传感器的缩放优势被破坏的损失，但它仍然保留了均方根误差的优势，在设置中，有适度的损失。我们的分布式传感方案可用于校准连续变量量子密钥分发网络，执行多传感器冷原子温度测量，并做分布式干涉相位传感。
2018-03-27 quant-ph
Quantum Sensing of Birefringence Beyond the Classical Limit with a Hyper-Squeezed SU(1,1) Interferometer
Bar-Ilan University（巴伊兰大学）
利用超纠缠SU(1,1)干涉仪实现超越经典极限的双折射传感，通过压缩和偏振纠缠的量子光提高灵敏度。
2026-08-11 physics.optics quant-ph
Field demonstration of distributed quantum sensing without post-selection
分布式量子传感可以提供超过散粒噪声极限（SNL）的量子增强灵敏度，用于感测空间分布的参数。迄今为止，分布式量子传感实验主要是在实验室环境中完成的，而没有传感器的实际空间分离。此外，后选择通常被假定为证明灵敏度优于SNL。在这里，我们展示了分布式量子传感在现场和无条件违反（无后选择）SNL高达0.916 dB的字段距离为240米。这一成果是基于一个无漏洞的贝尔实验装置，利用纠缠光子对，平均预示效率为73.88%。此外，为了在现实生活中测试量子传感，我们演示了长距离实验（使用10公里光纤）以及完全随机和未知参数的传感。这些结果代表了走向实用的量子传感网络的重要一步。
2020-11-05 quant-ph
Single-shot Quantum Signal Processing Interferometry
本文提出量子信号处理干涉测量（QSPI）框架，通过将QSP推广至混合系统实现单次极限下的高效传感与二元决策，并串联进行逐位参数估计，为超越NISQ时代的量子传感提供统一方案。
2024-07-13 eess.SP quant-ph
Heralding two- and four-photon path entanglement on chip
产生量子纠缠不仅是一项重要的科学工作，而且对于实现量子增强技术，特别是超越经典极限的量子增强测量至关重要。利用可重构集成波导器件研究了量子精密测量中多光子纠缠的产生，其中辅助光子的投影测量预示着路径纠缠态的产生.我们使用四个和六个光子的输入，来分析两个和四个光子NOON状态的预示过程-N个光子在两个路径中的叠加，能够在海森堡极限下进行相位超灵敏测量。现实的设备将包括不完美的，作为预示状态准备的一部分，我们在我们的芯片内展示了相位超分辨率，其状态对光子损失更鲁棒。
2011-10-21 physics.optics quant-ph
Sensing atomic superfluid rotation beyond the standard quantum limit
本文提出利用压缩光与反作用规避技术，通过光力学等效框架实现对环形势阱BEC角动量的测量，使传感噪声突破标准量子极限，为原子电子学与量子传感提供新方案。
2024-11-20 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.optics
Coherence Estimation Beyond the Liouvillian Gap in a Finite Nonequilibrium System
Gauhati University（古瓦哈提大学）
研究有限量子系统与热库相互作用时热库诱导相干性的估计，通过分析刘维尔本征谱证明最优传感窗口源于模式竞争，刘维尔间隙倒数与最优传感时间无一般缩放关系，耦合系统到量子腔可转变为稳态资源。
2026-07-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Adaptive Sensing beyond Non-Adaptive Information Limits: End-to-End Co-Design of Geometry, Policy, and Inference
Bradley Department of Electrical and Computer Engineering, Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学电气与计算机工程布拉德利系）
本文提出通过端到端协同设计几何、策略与推断，突破传统非适应性信息限制，实现智能从数字到物理世界的迁移。
2026-06-06 math.OC physics.comp-ph physics.data-an
Quantum plasmonic N00N state in a silver nanowire and its use for quantum sensing
近年来，随着等离子体激元的使用，在纳米尺度上控制光的量子态已经成为可能。在这里，已经提出了许多类型的纳米光子器件和应用，它们利用量子光学效应，尽管存在固有的损耗。一个关键的例子是量子等离子体传感，它提供了超过经典极限的灵敏度，使用纠缠N00N状态和它们的概括在一个紧凑的系统操作低于衍射极限。在这项工作中，我们实验证明了两个等离子体纠缠态N00N（N=2）在银纳米线的激发和传播，并评估我们的系统进行量子传感的性能。偏振纠缠光子对在银纳米线中被转换成等离子体激元，其在5 μ m的距离上传播并重新转换回光子。对等离子体激元系统的全面分析发现，高质量的纠缠始终保持不变。我们通过符合测量测量了纠缠态的特征超分辨相位振荡。我们还确定了在我们的设置中的各种损失来源，并展示了如何在原则上减轻它们，以达到超越经典传感极限的超灵敏度。我们的研究结果表明，极化纠缠可以保持在等离子体纳米线和传感与量子优势是可能的适度的损失。
2018-10-08 physics.optics quant-ph
Quantum Sensing with Driven-Dissipative Su-Schrieffer-Heeger Lattices
本文研究由压缩 Su-Schrieffer-Heeger 模型描述的参数驱动耦合谐振器链，分析体拓扑与边界模式对检测在位扰动和非厄米趋肤效应扰动的性能差异，并强调通过参数优化实现量子增强的实际量子传感应用。
2024-12-17 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum enhanced sensing by echoing spin-nematic squeezing in atomic Bose-Einstein condensate
量子纠缠可以提供超过标准量子极限（SQL）的增强的精度，这是经典手段可实现的最高精度。然而，要观察到大的增强仍然具有挑战性，这受到准备、维持、操纵和检测纠缠的实验能力的限制。在这里，我们提出了非线性干涉方案的基础上回声自旋压缩，以实现创纪录的高增强因子的原子玻色-爱因斯坦凝聚体。回波是通过自旋压缩真空的状态翻转来实现的，自旋压缩真空用作探测状态，并且在对编码的信号进行近无噪声放大的同时被重新聚焦回到未压缩的初始状态附近。在26400个原子的双模式SQL以上的小角度拉比旋转的灵敏度为$21.6\pm0.5$分贝（dB），以及$16.6\pm1.3$ dB的相位传感在拉姆齐干涉仪观察。对于近谐振微波场感测，后者的绝对相位灵敏度在$18~μ\rm{m}^3$的探针体积处外推到$103~\rm{pT/\sqrt{Hz}}$。我们的工作突出了自旋压缩的优良多体相干性，并指出了它在原子磁力计、原子光钟、洛伦兹对称性破坏的基本检验等方面的可能量子相干应用。
2022-12-18 cond-mat.quant-gas quant-ph
Magneto Optical Sensing beyond the Shot Noise Limit
磁光传感器，包括自旋噪声光谱和磁光克尔效应显微镜，现在无处不在的工具，材料表征，可以提供新的理解自旋动力学，超精细相互作用，自旋轨道相互作用，和电荷载流子g因子。干涉测量和强度差测量都可以提供光子散粒噪声限制的灵敏度，但使用经典资源进一步提高灵敏度需要增加激光功率，这可能会引起不必要的加热和电子扰动，或者增加测量时间，这可能会掩盖失衡动态并从根本上降低实验吞吐量。原理验证测量已经证明了具有压缩读出场的量子增强自旋噪声测量，这可能对低温下出现的量子材料中自旋激发的非微扰表征至关重要。在这里，我们提出了一个截断的非线性干涉读出低温磁光克尔效应测量，是与今天的量子光学资源。我们表明，10 $\text{nrad}/\sqrt{\text{Hz}}$的灵敏度是可实现的光功率小至1 $μ$ W，使一个现实的$T$ = 83 mK可以保持在市售的稀释冰箱。即使在大损耗和小压缩参数的限制下，所提出的测量的量子优势仍然存在。
2021-08-03 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Distributed quantum sensing in a continuous variable entangled network
网络在量子技术中扮演着无处不在的角色。它是量子通信的一个组成部分，并且具有提升量子计算机技术的巨大潜力，否则无法扩展。最近，人们意识到，多个空间分布参数的传感也可以受益于纠缠量子网络。在这里，我们通过实验演示了如何从纠缠量子网络中感知四个分布式节点之间的平均相移。使用一个四模式纠缠连续变量（CV）状态，我们证明了确定性的量子相位传感的精度超出了可分离的探针。这一结果背后的技术可以直接应用于从生物成像到原子钟量子网络的许多基本领域。
2019-09-02 physics.optics quant-ph
Thermal Quantum Sensing: Fisher Information and Work Beyond Gaussian Signals
Duke University（杜克大学）
本文建立了热量子态灵敏度、温度与信号功之间的普适关系，发现高温下所有 QFI 度量趋于一致，且对二次信号，无限温度 QFI 至少为零温的两倍，从而将估计方差下界至少减半。
2026-09-10 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el math-ph
