Metrological measures of non-classical correlations
非经典关联表示量子系统可以超越经典物理学可能的关联方式。它们包括但不限于纠缠：非纠缠态也可以表现出非经典相关的形式。在这里，我们回顾文献的非经典相关性的测量，并显示它们如何涉及到增加探测灵敏度的量子精密测量协议，如干涉参数估计和状态歧视。
2016-09-07 quant-ph
Achieving metrological precision limits through post-selection
提出了后选择策略，目的是放大微弱信号，这可能有助于克服与高精度测量中的技术噪声相关的检测阈值。在这里，我们使用的光学设置实验探索两种不同的后选择协议的小参数的估计：弱值放大过程和替代方法，不提供放大，但尽管如此，被证明是更强大的参数估计的缘故。每种技术导致近似饱和的量子极限的估计精度，表示的Cramér-Rao界。对于这两种情况下，我们表明，信息的参数是联合获得的测量设备和后选择统计。
2016-06-10 quant-ph
Metrological usefulness of entanglement and nonlinear Hamiltonians
本文研究非线性哈密顿量下具有计量学效用的纠缠，给出集体角动量的可分界及最大化量子费舍信息的纠缠态表达式，并比较线性与非线性情形的计量学效用。
2025-03-09 quant-ph
Strong quantum metrological limit from many-body physics
本文利用 Lieb-Robinson 光锥给出量子 Fisher 信息增长的普适速度极限，建立考虑多体资源态制备复杂性的强量子计量极限。
2023-04-12 quant-ph
Achieving metrological limits using ancilla-free quantum error-correcting codes
该研究针对含噪声子计量中现有QEC码依赖无噪声辅助比特的难题，构造两种多探针QEC码（含可忽略辅助比特型与无辅助比特型），在马尔可夫噪声哈密顿量估计下可分别实现海森堡极限与标准量子极限的最优渐近系数。
2024-04-14 quant-ph
Using Quantum Metrological Bounds in Quantum Error Correction: A Simple Proof of the Approximate Eastin-Knill Theorem
我们提出了一个简单的证明的近似Eastin-Knill定理，它连接的量子纠错码（QECC）的质量与它的能力，以实现一个通用的横向逻辑门集。我们的推导采用了强大的界限上的量子费舍尔信息在一般的量子纠缠协议来表征QECC的性能衡量的最坏情况下的纠缠保真度。该定理适用于一大类退相干模型，包括独立擦除和去极化噪声。我们的方法是非正统的，而不是遵循既定的路径，利用QECC，以减轻噪声在量子量子保密协议，我们应用量子精密测量的方法来探索QECC的局限性。
2020-04-24 quant-ph
Quantum metrological advantage of high-order squeezed states
Universidad Carlos III de Madrid（马德里卡洛斯三世大学）
本文研究了高阶压缩态在计量中的优势，发现非高斯态在等 occupation 条件下优于标准压缩真空，但其鲁棒性受压缩类型影响，纯退相干会削弱其优势。
2026-04-10 quant-ph
Nonclassical Light and Metrological Power: An Introductory Review
本文介绍了光的量子非经典性的概念及其在光学量子精密测量中的作用。本文的第一部分着重于定义和描述非经典性的概念，以及如何在辐射场中对其进行量化。还讨论了几个突出的非经典光的例子。论文的第二部分通过非经典的视角来看待量子精密测量。我们介绍了一些关键的概念，如量子费舍尔信息，Cram{é}r-Rao界限，标准量子极限和Heisenberg极限，并讨论了如何利用非经典光来克服经典限制在高精度测量。这里的讨论将主要是理论性的，并参考一些具体的实验实现。
2019-12-03 quant-ph
Robust quantum metrological schemes based on protection of quantum Fisher information
脆弱的量子特性，如纠缠被用来提高参数估计的精度，因此量子增益变得容易受到噪声的影响。量子纠错作为一种抑制噪声的工具，不幸的是，它是过度保护的，因为量子增强仍然可以实现，即使状态受到不可恢复的影响，只要量子费舍尔信息，它设置了最终限制的精确性，保留和获得。在这里，我们开发了一个理论的鲁棒性的方案，保留的量子费舍尔信息，而不是量子态本身对噪声。在推导出这种鲁棒性的最小可测试条件集后，我们构造了一类对信号检测后的$t$ -量子比特错误免疫的$2t+1$量子比特检测方案.相比之下，在标准量子纠错中，需要至少五个量子比特来纠正任意的1量子比特错误。
2015-06-08 quant-ph
Preserving Heisenberg-Limited Metrological Information during Storage via Correlated-Noise Correction
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Anhui University（安徽大学）；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）
该研究提出关联噪声校正协议，可在量子探针存储阶段保护其量子费舍尔信息，为传感驱动的量子信息处理提供实用构建模块。
2026-08-11 quant-ph
Metrological quantum-to-classical crossover in the volume of a noisy quasiperiodic lattice
Harish-Chandra Research Institute（哈里什·钱德拉研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
本研究以Aubry-André-Harper模型为对象，发现噪声与系统尺寸相互作用会限制量子费舍尔信息的量子增强标度，过大的探针尺寸会破坏计量学量子优势。
2026-09-01 quant-ph
Retrieving Metrological Information from Noisy Squeezed Spin States via Bayesian Optimization
The University of Electro-Communications（电子通信大学）；Teikyo University（帝京大学）；The University of Tokyo（东京大学）
该研究针对含静态局域频率无序的自旋系综，通过贝叶斯优化识别结合偶极与四极算符的集体可观测量，实现了计量学信息的高效提取，其性能优于传统偶极读出。
2026-10-15 quant-ph
Quantum Metrological Bounds for Vector Parameter
精确测量对科学技术至关重要。然而，自然法则对可以根据特定测量方法实现的精度施加了各种限制。特别是，量子力学对精确度提出了一个极限，这个极限只能接近，但永远不能违反。根据分析技术，这些界限可能不是唯一的。本文从先验信息的角度系统地研究了含有$d$独立参数的向量参数估计的总均方误差的精度界。从量子Ziv-Zakai误差界出发，导出了两类向量参数估计的量子Ziv-Zakai误差界，这两类误差界都应满足。通过这些界限，我们表明，通过同时估计策略，可以预期一个恒定的优势，最佳的个人估计策略，解决了一个长期存在的问题。在噪声系统中获得下界的一般框架也提出了。
2014-11-08 quant-ph
Quantum Confocal Microscopy in Fock Space with a 19 dB Metrological Gain
Center for Quantum Information, Institute for Interdisciplinary Information Sciences, Tsinghua University（清华大学交叉信息研究院量子信息中心）；Laboratory of Quantum Information, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学量子信息实验室）
本研究提出一种在Fock空间中实现的量子共聚焦显微镜，通过确定性制备量子探针和高效提取计量信息，实现19 dB的计量增益。
2026-02-26 quant-ph
Trade-off relation between integrated metrological gain and local dissipation in magnetic-field sensing by quantum spin ensemble
Tohoku University（东北大学）
本研究探讨了磁场传感中集成计量增益与局部耗散之间的权衡关系，通过量子 Fisher 信息和主方程分析，揭示了耗散对计量性能的影响。
2025-12-25 quant-ph
Optimization of quantum interferometric metrological sensors in the presence of photon loss
我们优化的双模，纠缠，光的存在下的损失，以最大限度地提取可用的相位信息的干涉数态。我们的方法优化了整个可用的输入希尔伯特空间，除了固定的总初始光子数之外，没有任何约束。我们优化最大化的Fisher信息，这相当于最小化相位不确定性。我们发现，在零损耗极限下，最佳态是所谓的N00N态，在小损耗极限下，最佳态逐渐偏离N00N态，在大损耗极限下，最佳态收敛到光子总数有限的广义双模相干态.结果提供了一个通用的协议，用于优化性能的量子光学干涉仪在光子损失的存在下，量子成像，计量，传感和信息处理的应用。
2009-08-20 quant-ph
A gravitational metrological triangle
本文基于广义相对论弱场极限与电动力学的数学相似性，提出引力约瑟夫森效应和量子霍尔效应的类比，构建引力计量三角形，用于检验弱等效原理和量子力学普适性。
2024-02-06 gr-qc quant-ph
Unconditional and robust quantum metrological advantage beyond NOON states
量子精密测量采用量子资源来提高测量灵敏度，使其超过经典测量所能达到的灵敏度。虽然多光子纠缠NOON态原则上可以击败散粒噪声极限并达到海森堡极限，但高NOON态难以制备并且容易受到光子损失的影响，这阻碍了它实现无条件的量子纠缠优势。在这里，我们结合了非传统的非线性干涉仪和压缩光的受激发射的想法，以前开发的光子量子计算机九章，提出并实现了一个新的方案，实现了可扩展的，无条件的，和鲁棒的量子相干优势。我们在每个光子提取的Fisher信息中观察到超过散粒噪声限制的5.8（1）倍增强，而不考虑光子损失和缺陷，这优于理想的5-NOON状态。该方法的海森堡尺度限制、对外部光子损失的鲁棒性以及简单易用的特点使其在低光子通量的实际量子精密测量中具有应用价值。
2023-02-14 physics.optics quant-ph
Metrological power of single-qubit dynamical Casimir effect in circuit QED
本研究通过量子拉比模型下的非平稳电路QED系统，利用可调频率二能级原子与单模谐振器耦合，数值计算表明量子Fisher信息显著超过经典极限，从而证明适当的参数调制可模拟动力学卡西米尔效应并产生具有计量学优势的非经典光态。
2025-08-13 quant-ph
Quantum Fisher information as the measure of Gaussian quantum correlation: Role in quantum metrology
我们引入了一种基于量子费舍尔信息的高斯量子关联测度。对于二分高斯态，由于其中一方的局域幺正演化而产生的最小量子费舍尔信息可靠地量化了量子关联。在量子精密测量中，这种测量方法成为研究量子相关性在设定测量精度中所起作用的工具。特别是，可以更深入地了解量子相关性如何有助于提高测量精度。我们的分析表明，不仅纠缠，而且量子关联起着重要的作用，以提高双精度。在揭示量子关联的基本机制的基础上，我们指出，在量子精密测量中，即使在没有纠缠的情况下，量子关联也可以作为突破标准量子极限和达到海森堡极限的资源。
2014-06-19 quant-ph
Role of quantum correlation in metrology beyond standard quantum limit
研究了存在量子关联时的量子精密测量。基于量子费舍尔信息的量子关联测度使我们能够更深入地了解量子关联是如何在设置精度方面起作用的。我们的分析表明，在量子精密测量中，纠缠和量子关联对提高测量精度起着重要作用。即使在没有纠缠的情况下，量子关联也可以作为超越标准量子极限和达到海森堡极限的资源。清楚地解开量子关联的作用，更严格的界限上的精度推导。
2014-06-27 quant-ph
Nonclassicality as a Quantifiable Resource for Quantum Metrology
我们建立了连续变量态的非经典性作为量子精密测量的一个资源。基于多模求积函数的量子费舍尔信息，我们引入了非经典性测度-量子幂，它具有超越经典极限的位移灵敏度的具体操作意义.这种测度属于非经典性的资源理论，在线性光学元件下是不增加的。我们的信揭示了一个单一的副本，高度非经典的量子态是固有的优势，当与多个副本的量子态与中度非经典。这表明量子功率与量子宏观性的程度有关。最后，我们证明了非经典位移传感任务有用的可编程资源总是可以转换成一个有用的资源状态的相位灵敏度超过经典的限制。
2019-01-29 quant-ph
Covariant Quantum Error-Correcting Codes with Metrological Entanglement Advantage
本研究构造基于张量积SU(2)旋转不可约表示基子集的协变近似量子纠错码，具备横向U(1)逻辑门，推广热力学码至一般局域自旋，给出多种噪声下码不精确度界限，并证明其保护的探针态在传感中具有超越标准量子极限的量子Fisher信息，实现计量纠缠优势。
2025-09-24 quant-ph
Metrological characterisation of non-Gaussian entangled states of superconducting qubits
多体纠缠态是量子信息处理和量子精密测量的重要资源。特别地，非高斯纠缠态被预测比高斯态实现更高的精确测量灵敏度。传统的线性Ramsey压缩参数（RSP）基于量子纠缠敏感性，可以有效地描述高斯纠缠原子态，但不能描述更广泛的高灵敏度非高斯纠缠原子态.这些复杂的非高斯纠缠态可以分类的非线性压缩参数（NLSP），作为RSP相对于非线性可观测量的推广，并通过Fisher信息识别。然而，NLSP从未被实验测量过。利用一个19量子位的可编程超导处理器，我们报道了在其非线性动力学过程中产生的多粒子纠缠态的特性。首先，选择10个量子比特，我们通过在几个不同方向上的集体自旋算符的单次读出来测量RSP和NLSP。然后，通过提取所有19个量子比特的时间演化态的Fisher信息，我们观察到超过标准量子极限的9.89 $^{+0.28}_{-0.29}$ dB的大的量子增益，表明量子增强相位灵敏度的高水平的多粒子纠缠。得益于高保真全控制和可寻址单次读出，具有互连量子位的超导处理器为工程和基准测试非高斯纠缠态提供了一个理想的平台，这些纠缠态对量子增强计量有用。
2021-03-30 quant-ph
Time complexity in preparing metrologically useful quantum states
JILA, NIST and Department of Physics, University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校物理系、JILA和NIST）；Center for Theory of Quantum Matter, University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校量子物质理论中心）；Department of Physics, Colorado School of Mines（科罗拉多矿业学院物理系）；IBM Quantum, IBM T.J. Watson Research Center（IBM量子、IBM托马斯·J·沃森研究中心）
本文基于Lieb-Robinson界研究不同相互作用范围下制备量子计量有用纠缠态的时间复杂度，推导了不同参数区间的时间标度界，证明其可达性，为相关协议时间最优性提供基准。
2025-11-18 quant-ph
Variational spin-squeezing algorithms on programmable quantum sensors
光镊中捕获的原子阵列结合了可编程模拟量子模拟器和原子量子传感器的特征。在这里，我们提出了变分量子算法，专为镊子阵列作为可编程量子传感器，能够产生纠缠态的精确计量的需求。该方案旨在通过在量子设备本身的反馈回路中对其进行优化来产生纠缠增强，从而在给定可用量子资源的情况下制备最佳纠缠态。我们应用我们的想法在Sr原子钳阵列上产生自旋压缩态，其中通过Rydberg修整产生有限程相互作用。我们的量子线路的实验变分优化的复杂性预计将与系统尺寸有利地缩放。我们数值上表明，我们的方法是强大的噪音，并超越已知的协议。
2019-08-22 physics.atom-ph quant-ph
Variational quantum state preparation for quantum-enhanced metrology in noisy systems
本研究利用QFI-Opt软件包模拟低深度变分量子电路，在退相干噪声环境下优化量子态制备以最大化量子Fisher信息，发现最优量子态可分为猫态、压缩态和直积态三种状态，为下一代量子传感器设计提供了重要指导。
2024-07-24 quant-ph
Photonic quantum metrology with variational quantum optical non-linearities
本文提出结合量子光学非线性与变分量子算法的确定性协议，以少量操作生成计量相关态，在门错误下实现保真度指数级改进并增强抗噪性，推动光子量子计量的可扩展性。
2024-02-07 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
Volume-law protection of metrological advantage
Institute for Quantum Optics and Quantum Information of the Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院量子光学和量子信息研究所）；Faculty of Physics, University of Warsaw（华沙大学物理系）；Qilimanjaro Quantum Tech（基利马扎罗量子技术）
该研究通过散乱机制保护计量优势，证明在粒子损失时，剩余子系统大小超过N/2可恢复完整量子 Fisher 信息。
2026-02-09 cond-mat.quant-gas quant-ph
An Efficient Algorithm for Optimizing Adaptive Quantum Metrology Processes
量子增强计量推断未知量的准确性超出标准量子极限（SQL）。基于反馈的数据挖掘技术有望击败SQL，但设计反馈过程是困难和低效的。在这里，我们介绍了一个有效的自学习群体智能算法设计基于反馈的量子计算程序。我们的算法可以通过模拟或真实世界的试验进行训练，并适应实验缺陷，损失和退相干。
2011-04-19 quant-ph
Asymptotic Metrological Scaling and Concentration in Chaotic Floquet Dynamics
KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；Zhejiang University（浙江大学）；Nordita, KTH Royal Institute of Technology and Stockholm University（诺迪塔，皇家理工学院和斯德哥尔摩大学）
研究利用由Haar随机幺正门构成的混沌傅里叶动力学进行量子传感，发现大希尔伯特空间极限下计量精度呈线性标度，非渐近区域存在超越线性标度的量子优势，并通过集中不等式界定了量子 Fisher 信息的波动。
2026-04-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall math-ph
Scaling Enhancement in Quantum Metrology via Indefinite-Time-Direction Encoding
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；The University of Hong Kong（香港大学）；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）
研究通过不定时间方向编码实现量子计量精度极限的非线性标度增强，将可控非对易编码操作转化为计量增益，并在量子光学系统角旋转测量实验中验证，不依赖探测端信息资源，为超越传统精度极限提供实用框架和新见解。
2026-07-28 quant-ph
Quantum Variational Optimization of Ramsey Interferometry and Atomic Clocks
我们讨论了量子变分优化的Ramsey干涉与$N$纠缠原子系综，和它的应用原子钟的基础上的贝叶斯方法的相位估计。我们确定最佳的输入状态和广义测量的变分近似为相应的纠缠和解码量子线路。这些电路是根据特定传感器平台可用的基本量子操作构建的，例如单轴扭曲或有限范围相互作用。优化定义相对于成本函数，这在本研究中是贝叶斯均方误差的估计相位为一个给定的先验分布，即我们优化的干涉仪的有限动态范围。在光学原子钟的类似变分优化中，我们使用给定Ramsey询问时间的Allan偏差作为长期不稳定性的相关代价函数。值得注意的是，即使是低深度的量子线路也能产生非常接近最佳拉姆齐干涉法和原子钟的基本量子极限的优异结果。这里所确定的量子周期表方案很容易应用于基于光晶格、镊子阵列或捕获离子的原子钟。
2021-10-14 physics.atom-ph quant-ph
Experimental beating the standard quantum limit under non-markovian dephasing environment
纠缠增强的量子精密测量已经被研究用来突破标准量子极限（SQL）。然而，在噪声存在的情况下，纠缠态的量子优势变得更加难以捉摸。在严格马尔可夫退相噪声下，非关联态和最大纠缠态达到完全相同的测量精度。然而，有人预测，在非马尔可夫退相信道中，纠缠探针可以恢复其优势。在这里，通过使用一个高度受控的光子系统，我们模拟了一个非马尔可夫退相通道满足二次衰减行为。在这样的通道下，我们证明了GHZ态可以以缩放的方式超过SQL，最多可以达到6个光子。由于二次衰减行为对于开放量子系统中的短时间扩展（也称为量子芝诺效应）是相当普遍的，因此我们的研究结果提出了一种通用的和可扩展的方法来在实际计量任务中击败SQL。
2022-08-04 quant-ph
Genuine quantum non-Gaussianity and metrological sensitivity of Fock states prepared in a mechanical resonator
本文在HBAR机械谐振器中利用超导量子比特和量子最优控制制备高Fock态，通过真正量子非高斯性判据证实其无法由高斯操作生成，并基于量子Fisher信息证明其位移灵敏度超越理想Fock态|3⟩。
2025-05-05 quant-ph
Quantum metrology in the presence of spatially correlated noise: Restoring Heisenberg scaling
环境噪声会影响纠缠态的可分辨性。虽然纠缠的使用允许海森堡有限的分辨率，最大的量子力学允许的，偏离严格的幺正动力学迅速恢复由中心极限定理规定的标准标度。当噪声演化是局部的和严格马尔可夫的时，乘积和最大纠缠态是渐近等价的。然而，噪声中的时间相关性已被证明可以提升这种等价性，而完全（空间）相关的噪声允许识别无退相干子空间。在这里，我们分析了有限相关长度的噪声存在下的精度限制，并表明存在鲁棒的纠缠态制备，显示持续海森堡标度，尽管环境退相干，即使是小的相关长度。我们的研究结果强调了噪声关联在量子优势研究中的相关性，并且可能在量子应用之外具有相关性。
2014-07-29 quant-ph
Bose-Einstein condensate soliton qubit states for metrological applications
利用双势阱中的玻色-爱因斯坦凝聚体孤子，通过非线性约瑟夫森效应耦合，提出了具有两个孤子量子比特态的新型量子精密测量应用.除了在不同的情况下的稳态解，相空间分析，在人口不平衡的相位差变量，也进行了演示宏观量子自陷制度。在二元（非正交）状态判别问题的框架下，我们预测了薛定谔猫态、最大路径纠缠（$N00N$）态和宏观孤子量子比特，并利用它们来研究宏观态的可解性.在线性量子精密测量方法的框架下，对任意相位的估计，揭示了这些宏观孤子态具有海森堡极限（HL）的尺度。最后给出了HL估计凝聚态基态和第一激发宏观态之间角频率的实例，为当前的频标技术开辟了新的前景。
2020-11-26 physics.atom-ph quant-ph
Improving quantum metrology protocols with programmable photonic circuits
针对光子量子计量中概率态生成速率低、确定性非线性协议受作用误差限制的问题，研究对比多种可编程与连续非线性作用策略，发现可编程方案计量优势更大，且Kerr型作用随光子数增加耗时缩短，还优化了对应测量策略。
2024-11-12 quant-ph
Subsystem Quantum Error Correction for Noisy Quantum Metrology
Perimeter Institute for Theoretical Physics（Perimeter理论物理研究所）；University of Waterloo（滑铁卢大学）
提出子系统纠错简化噪声量子计量协议，通过无综合征协议用最多一个辅助量子比特实现海森堡极限，并扩展至动态纠错。
2026-06-19 quant-ph
Benchmarking multi-qubit gates -- I: Metrological aspects
对大型量子系统的准确和精确控制对于实现量子设备的实际优势至关重要。因此，对量子计算机中的硬件错误进行基准测试最近引起了人们的极大关注。数字量子计算机的现有基准涉及在大量量子线路上平均全局保真度，因此不适合用于模拟量子操作中的特定多量子位门。此外，平均全局保真度对于特定于多量子比特门和模拟设备的一些应用来说并不是最佳的品质因数，例如多体物理学的研究，这些研究通常使用局部可观测量。在这篇两部分的论文中，我们发展了一个新的优值适用于多量子位量子门的基础上减少的Choi矩阵的操作。在第一部分中，我们开发了一个有效的，可扩展的协议，以完全表征减少Choi矩阵。我们确定了两个来源的采样误差的测量减少崔矩阵，我们表明，有基本限制的采样误差的收敛速度，类似于标准的量子极限和海森堡极限。采样误差的缓慢收敛速度意味着我们需要大量的实验拍摄。我们开发了使用量子信息加扰的协议，这已经在无序系统中观察到，例如，为了加快状态准备时采样误差的收敛速度此外，我们开发了使用压缩和纠缠初始状态的协议，以提高测量时采样误差的收敛速度，这导致了度量增强的简化过程层析成像协议。
2023-01-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum steering from phase measurements with limited resources
本研究针对资源受限场景，拓展了基于Cramér-Rao界违反的量子导引验证方法，在量子光学实验中测试并调整了多参数下的测试方案，为量子信道验证提供了指导。
2024-01-30 quant-ph
Distributed quantum sensing with optical lattices
在分布式量子传感中，通常利用光子系统的多个模式之间的相关性来提高未知参数的测量精度。在这项工作中，我们研究了多模，倾斜玻色-哈伯德系统，并表明它可以允许参数估计在海森堡极限$(N(M-1)T)^{2}$，其中$N$是粒子数，$M$是模式的数量，和$T$是测量时间。与仅具有两个原子模式的典型的MEMS系统相比，对模式数量的二次依赖性可以用于增加精度，并且不需要不同模式之间的相关性。我们表明，可以达到的限制，通过使用一个优化的初始状态作为所有的原子占据的第一个和最后一个网站的叠加。随后，我们提出的策略，将允许获得二次依赖$M$的Fisher信息在一个更现实的实验设置。
2022-08-10 quant-ph
Quantum metrology using quantum combs and tensor network formalism
本文提出结合量子梳与张量网络表示的高效算法，以优化含任意量子控制的自适应量子估计协议，可将信道使用规模提升至 N=50，并分析多种噪声下的计量性能。
2025-03-19 quant-ph
Achieving quantum metrological performance and exact Heisenberg limit precision through superposition of $s$-spin coherent states
本研究利用$s$-自旋相干态叠加实现量子相位估计，解析证明自旋猫态精度可达海森堡极限，并给出三种相位生成算子的量子Cramér-Rao界通用表达式。
2024-07-05 math-ph math.MP quant-ph
Contextual quantum metrology
该研究提出语境化量子计量学（coQM）方法，证明测量选择的语境性可作为量子计量资源，能通过简单线性光学实验将偏振测量精度提升1.4至6.0倍，突破传统量子计量精度极限，具备实际应用价值。
2023-11-22 quant-ph
Quantum Metrology in Non-Markovian Environments
我们分析了一般的，非马尔可夫相位噪声存在下的局部相位估计的精度界限。我们证明了在非马尔可夫情形下，乘积态和最大纠缠态在严格马尔可夫退相下的等价性是不成立的。使用一个物理上现实的有限带宽移相环境的精确可解模型，我们证明了随之而来的非马尔可夫动力学使量子相关态优于基于不相关态使用其他相同资源的策略。我们表明，这一结论是一个直接的结果，系统和环境的整体状态的相干动力学，因此所获得的缩放粒子的数量，这超出了标准的量子极限，但没有达到海森堡分辨率，具有普遍的有效性，超越特定的模型。这与一般马尔可夫噪声下遇到的情况形成鲜明对比，在一般马尔可夫噪声下，任意少量的噪声就足以恢复标准量子极限所规定的缩放。
2012-12-05 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
Gaussian quantum metrology in a dissipative environment
量子精密测量追求通过使用量子资源对物理量进行高精度测量。然而，退相干通常阻碍其性能。先前的工作发现，由于Born-Markovian近似退相干，在长编码时间范围内，量子误差趋于发散，这被称为噪声量子精密测量的不通过定理。本文提出了一种以双模量子化光场为量子探针的高斯量子精密测量方案。在理想情况下，它达到了亚海森堡极限的精度。然而，马尔可夫退相干导致的质心模式的探针所贡献的误差发散。在非马尔可夫动力学中发现了一种消除这种表面上的不去定理的机制。我们的结果为在实际连续变量系统中实现高精度量子精密测量提供了一条有效途径。
2021-11-03 quant-ph
Optimal and Variational Multi-Parameter Quantum Metrology and Vector Field Sensing
本文在 SU(2) Bayesian 框架下研究多参数矢量场传感，给出最优 N 原子传感器极限，并用变分量子电路在有限纠缠平台上近似实现高性能传感器。
2023-02-15 physics.atom-ph quant-ph
Robust estimation of the Quantum Fisher Information on a quantum processor
本文在量子处理器上结合随机测量方法估计收敛于QFI的多项式下界，验证GHZ态多体纠缠，并分析临界Ising基态中变分优化与深度噪声的权衡。
2024-07-10 quant-ph
Two-colour spectrally multimode integrated SU(1,1) interferometer
多模集成干涉仪在光谱工程和光谱测量中有着巨大的应用潜力。然而，集成平台的材料分散构成了限制这种干涉仪的性能和精度的障碍。与此同时，双色非线性干涉仪是在某一频率范围内难以进行测量的情况下用于非线性应用的重要工具。在这篇论文中，我们从理论上发展和研究了一种工作在超灵敏模式下的集成多模双色SU（1，1）干涉仪。通过确保集成平台的正确设计，我们抑制了色散，从而显著提高了干涉图案的可见性。我们证明，这样的干涉仪克服了经典的相位灵敏度限制宽的参数增益范围内，当高达$3*10^4$光子产生。
2022-02-10 physics.optics quant-ph
The elusive Heisenberg limit in quantum enhanced metrology
基于量子信道的几何结构和半定规划，我们提供了用于推导量子增强计量学中可实现精度的界限的有效和直观的工具。我们表明，当考虑到退相干，最大可能的量子增强量一般是一个常数的因素，而不是二次改善。我们应用这些工具来推导模型的退相干相关的应用，包括：退相，去极化，自发发射和光子损失的边界。
2012-07-03 quant-ph
Learning unified control of intrinsic nonlinear spin dynamics in atomic qudits for magnetometry
College of Physics, Nanjing University of Aeronautics（南京航空航天大学物理学院）；China Mobile (Suzhou) Software Technology Co., Ltd.（中国移动（苏州）软件技术有限公司）；Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics（上海光学精密机械研究所）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）；Key Laboratory of Aerospace Information Sensing（航空航天信息感知重点实验室）
本文通过强化学习在原子四态中统一控制内在非线性自旋动力学，实现磁力计的高灵敏度测量，突破标准量子限。
2026-10-30 cs.AI quant-ph
