Noiseless linear amplification via weak measurements
我们讨论了最近推出的非确定性无噪声线性放大的概念，证明了这样的操作只能完美地执行与消失的成功概率。我们表明，一个弱的测量，这印记的一个可观察到的一个预先选定的和后选定的系统到一个探针系统的弱值，可以用来近似概率无噪声放大。这一结果可以应用于连续变量量子信息中的各种任务，包括纠缠集中、概率克隆和量子中继器。讨论了该方案在弱相干态概率克隆中的应用。
2009-03-24 quant-ph
Generalized quantum scissors for noiseless linear amplification
我们推广的光学状态截断和无噪声线性放大的概念，使截断的光学状态的Fock状态扩展到更高的顺序，并同时使用线性光学放大它。由此产生的广义量子剪刀是更有效的无噪声线性放大比采用多个剪刀并行和实验实用。作为一个特定的例子，我们专注于一个三阶非高斯设备，并展示了与目标状态的保真度，成功的概率，可压缩纠缠，以及引入的非高斯量方面的优势。
2020-11-24 quant-ph
Heralded Noiseless Amplification of a Photon Polarization Qubit
单模的非确定性无噪声放大可以规避放大量子信号的独特挑战，例如不可克隆定理和确定性量子态放大的最小噪声成本。然而，现有设备不适合放大基本光学量子信息载体，即跨两个光学模式相干编码的量子比特。在这里，我们构建了一个相干双模放大器，以展示第一个预示着无噪声线性放大的量子比特编码在一个光子的偏振态。在这样做的过程中，我们将现实量子比特信道的传输保真度提高了五倍。量子比特放大器有望扩展安全量子通信和其他量子信息科学技术协议的范围。
2012-08-29 quant-ph
Weak value amplification in a shot-noise limited interferometer
本文研究了在散粒噪声限制灵敏度的情况下，光学干涉相位测量中的弱值放大效应。我们计算的信号和散粒噪声，包括全阶相互作用项的WVA，并表明，散粒噪声的贡献，在指针变量的相移总是大于指针变量的最终方差。这在估计噪声水平中产生高达1.5倍的差异。为了阐明WVA的实际应用的优势，我们讨论了信噪比和它的优化存在的散粒噪声。
2012-06-25 quant-ph
Noiseless signal amplification in an opto-mechanical transducer
本文提出利用谐振光学参量换能器实现量子反作用规避测量，并通过独立测量两个调制边带实现经典信号的无噪声放大，从而超越标准量子极限。
2025-06-03 quant-ph
Quantum state engineering by non-deterministic noiseless linear amplification
利用非确定性无噪声线性放大器（NLA）作用于高斯态，研究了单模态和双模态的量子态工程。特别是，我们表明，NLA提供了一个有效的计划，以产生高度非高斯和非经典状态。此外，我们还发现双模压缩真空态（双光束）的放大可以大大增加纠缠。
2019-01-29 quant-ph
Noiseless Linear Amplification and Distillation of Entanglement
信号放大的思想在物理系统的控制中无处不在，放大器的最终性能极限由量子物理学设定。增加未知量子光场的振幅，或者更一般地说，增加任何谐振子态的振幅，必然会引入噪声。这种线性放大噪声阻止了量子态的完美复制，对通信和计量学施加了量子限制，并且是防止通过本地操作增加纠缠的物理机制。已知理想克隆和局域纠缠增加（蒸馏）的非确定性版本是允许的，这表明非确定性无噪声线性放大的可能性。在这里，我们介绍，并实验证明，这样一个无噪声的线性放大器的连续变量状态的光场，并用它来证明场模纠缠的纠缠蒸馏。这种简单但功能强大的电路可以成为增强量子技术的实用设备的基础。无噪声放大的想法统一了克隆和蒸馏的方法，并将在量子精密测量和通信中得到应用。
2009-07-21 quant-ph
Nondeterministic Noiseless Linear Amplification of Quantum Systems
我们引入了非确定性无噪声线性放大的概念。我们提出了一个线性光学实现这种转换，可以建立与当前的技术。我们讨论了两个应用：相干态的理想概率克隆和连续变量纠缠的蒸馏。对于后一个例子，我们证明了高纯度的纠缠可以从传输损耗信道。
2008-09-01 quant-ph
Unified view of quantum amplification based on quantum transformation
首次用量子态变换的语言系统地给出了量子态放大的一般框架。明确定义了量子态放大的概念，并将一组量子态的放大一般表示为量子态的变换。三种不同类型的重要量子放大，即，确定性噪声量子放大，概率无噪声量子放大，确定性无噪声量子放大的识别和讨论。对于确定性量子放大，放大的线性与无噪声放大不相容，而对于概率量子放大则不相容。然而，确定性的无噪声量子放大物理上是可以实现的，如果放大的线性被放弃。讨论了概率量子放大中放大增益与成功几率之间的关系。假设所有被放大的量子态的成功概率相同，我们得到了放大增益与成功概率之间的一个普遍有效的关系。近年来，高斯态的保相量子放大在量子信息和量子通信中具有重要的理论意义和实用价值。我们对量子态放大的研究结果不仅丰富了量子放大的研究，而且对进一步的实际应用也有帮助。
2016-01-21 quant-ph
Low-Noise Amplification of a Continuous Variable Quantum State
我们提出了一个低噪声，相位不敏感的光放大器的实验实现使用四波混频在热Rb蒸汽的相互作用。对于一系列放大器增益，可以实现接近量子极限的性能，包括接近1。这种低噪声放大器对于所谓的量子克隆机是必不可少的，并且在量子信息协议中很有用。我们证明了在保持纠缠的情况下，放大和“克隆”双模压缩态的一半是可能的。
2009-06-27 quant-ph
Photon Added Coherent States: Nondeterministic, Noiseless Amplification in Quantum Metrology
对于相干输入态，讨论了马赫-曾德干涉仪输出端通过光子相加的概率放大。当考虑信噪比的度量时，对于$m$光子的一般加法，相干态的非确定性无噪声放大显示出优于标准相干态的改进。还考虑了光子加法的可实现的实现的效率，并且示出了后选择状态的收集的统计如何取决于该效率。我们还考虑了光子损失和低效率探测器的影响。
2016-12-29 quant-ph
Black-hole powered quantum coherent amplifier
本研究提出利用穿过空腔落入黑洞的原子，借助被轨道镜反射的霍金辐射激发，实现黑洞引力真空能供能的光量子相干放大，稳态下可构成量子热机，验证了黑洞加速辐射的热力学方法。
2025-08-04 gr-qc hep-th quant-ph
Quantum Noise Limited Nonlinear Phase-Preserving Amplification of a Bosonic Mode
Leiden University（莱顿大学）
本文肯定地回答了量子力学允许非线性保相放大，刻画了玻色噪声限制非线性保相放大器类别，并指出其用于Yurke-Stoler猫态和Kerr小猫态的最优放大。
2026-09-18 quant-ph
Non-deterministic noiseless amplification via non-symplectic phase space transformations
本文用维格纳函数相空间表示法分析了理想无噪声线性放大器算子$g^\hat{n}$的作用。在这种设置中，我们能够阐明增益$g$，当该算子作用于除相干态之外的输入时，针对该增益产生物理输出。我们推导出紧凑的封闭形式表达式的$N$本地放大器的行动，具有潜在的不同的增益，在任意$N$模式高斯态，并提供了几个例子，这种形式主义的效用，确定重要的数量，包括放大和蒸馏纠缠的强度和纯度，并优化使用放大的量子信息协议。
2012-11-20 quant-ph
Weak measurement amplification based on thermal noise effect
对于后选弱测量的研究大多集中在以纯高斯态为指针，只能给出一个达到基态涨落水平的放大极限。当指针初始化为热态时，我们发现后选择后的放大极限可以达到热涨落水平，说明达到热涨落水平的放大效应也随着温度的升高而增强，同时也给出了不同于纯高斯态指针的放大机制.为了说明这些结果，我们提出了两种方案，实现光机械系统中的单光子引起的机械振荡器的位移的室温放大。这两种方案都能将机械振子的原始位移提高近7个数量级，达到$ 0.26$ nm的位移灵敏度。这种放大效应可以用来观察单个光子对室温机械振荡器的影响，这在传统的测量中是很难检测到的。
2019-10-14 quant-ph
Experimental noiseless quantum amplification of coherent states of light by two-photon addition and subtraction
本文实验实现了基于双光子加减法的无噪声量子放大器，通过量子态层析验证其增益与噪声特性，为提升放大性能提供了高效可行的替代方案。
2024-12-17 quant-ph
Surpassing Quantum Noise Limits with Nonlinear Amplification
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本研究提出一种非线性量子放大方法，利用双模系统与 Kerr 非线性相互作用，实现超越传统线性放大器量子噪声极限的 SNR 提升。
2026-03-12 quant-ph
Raman-noise induced quantum limits for chi^3 nondegenerate phase-sensitive amplification and quadrature squeezing
我们提出了chi ^3非线性介质中非简并相敏参量放大的量子理论。克尔χ ^3非线性的非零响应时间决定了χ ^3参量放大的量子极限噪声系数，以及正交压缩的极限。这种非零响应时间的非线性需要耦合的参数过程的分子振动声子浴，导致额外的噪声通过自发拉曼散射。我们给出了作为相敏放大器工作的频率非简并和频率简并卡方参放大器的量子极限噪声系数的解析表达式。我们也给出了频率非简并正交压缩的结果。结果表明，当简并度接近时，我们的非简并压缩理论与Boivin和Shapiro的简并压缩理论一致。我们还包括了线性损耗对相敏过程的影响。
2005-09-21 quant-ph
Experimental noiseless linear amplification using weak measurements
量子通信方案的可行性依赖于长距离发送光的量子态。然而，传输损耗会降低信号强度，增加噪声。量子信号的预示无噪声放大可以通过实现更长的直接传输距离和实现纠缠蒸馏来提供解决方案。预示无噪声放大的中心思想--光学量子态的光子数概率分布的有条件修改--暗示了与弱测量的平行：在弱测量中，学习关于可观察的部分信息导致相称大小的有条件反作用。在这里，我们实验研究弱，或可变强度，测量的预示放大任务的应用，通过使用量子逻辑门弱耦合一个小的单模量子态（信号）的辅助光子（米）。通过选择测量仪光子的测量基础来进行弱测量，并且通过调节测量仪结果来放大信号。我们将放大器的增益作为测量强度的函数，并使用干涉方法来表明，该操作保持了信号的相干性。
2016-06-28 quant-ph
Quantum limited amplification from inelastic Cooper pair tunneling
自然界对模拟信号的放大精度设置了基本限制。例如，一个线性放大器必然会增加一些噪声，最多相当于半个光子。虽然对于大多数应用来说，更高的噪声水平是可以接受的，但微波量子系统的读出，如自旋或超导量子比特，需要尽可能接近这个极限的噪声。到目前为止，只有利用超导电路中的非线性并由强微波泵浦音驱动的参量放大器才能接近它。然而，这种微波驱动使得它们比传统的直流供电放大器更难以实现和操作，到目前为止，传统的直流供电放大器的噪声要高得多。在这里，我们提出了第一个实验证明，一个简单的直流供电的设置允许放大接近量子极限。我们的放大方案是基于受激微波光子发射伴随着非弹性库珀对隧穿通过直流偏置的约瑟夫森结，与低噪声的关键在于一个定义良好的辅助空闲模式，类似于参量放大器。
2017-05-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Enhanced signal-to-noise ratio in Hanbury Brown Twiss interferometry by parametric amplification
提出了利用汉伯里布朗Twiss（HBT）干涉仪观测恒星星光的强度相关来测量恒星角直径的方法。由于从恒星到达探测器的光的强度非常弱，人们通常不能得到一个可行的信噪比。提出了一种改进的HBT干涉方案，在系统中引入光参量放大器，对相关信号进行放大，并利用放大后的相关信号计算角直径。使用光学参量放大器，信噪比可以提高到400%。
2017-12-07 quant-ph
Multimode optical parametric amplification in the phase-sensitive regime
压缩态的相敏光参量放大有助于克服检测损耗和噪声，从而提高子散粒噪声传感的鲁棒性。因为这样的技术，例如，成像和光谱学用多模光操作，需要多模放大。在这里，我们找到了多模相敏放大的最佳方法，并在实验中验证他们的泵浦二阶非线性晶体与高斯相干光束播种。相敏放大是通过将籽晶紧密聚焦到晶体中而不是用接近平面的波进行籽晶来获得的。这表明子散粒噪声图像的相位敏感放大应在近场中执行。类似的配方可以制定的时间和频率，这使得这项工作相关的量子增强光谱。
2021-02-23 quant-ph
Cascaded noiseless linear amplification for single-photon state
光子损失是当前长距离量子通信的主要障碍之一。无噪声线性放大（NLA）方法是从单光子态（SPS）和真空态的混合态中提取SPS的有效方法之一。然而，现有的NLA方案只能进行一次扩增。也就是说，SPS的保真度不能再增加。本文提出了一种有效的级联NLA协议，分别用于SPS和单光子纠缠（SPE）。通过多次重复实验，SPS和SPE的保真度可以达到100%，这使得该协议在解决量子密钥分发中的检测漏洞方面具有很好的应用前景。此外，该协议是基于线性光学，这使得它在现有技术中是可行的。
2014-11-04 quant-ph
Measurement-Based Noiseless Linear Amplification for Quantum Communication
纠缠蒸馏是扩展量子通信网络中不可或缺的组成部分。蒸馏协议必然是非确定性的，需要先进的实验技术，如无噪声放大。最近表明，无噪声放大的好处可以通过执行测量记录的后选择性滤波来提取，以提高量子密钥分发的性能。我们将该协议应用于传输损耗高达100公里的光纤的等效纠缠退化。我们测量一个有效的纠缠资源强于即使是最大的纠缠资源被动地通过相同的通道传输所实现的。我们还提供了一个证明的原则演示的秘密密钥提取，否则不安全的制度。基于测量的无噪声线性放大器与其物理对应物相比具有两个优势：易于实现和接近最佳的成功概率。它应该为广泛的基于纠缠的量子通信协议提供有效和通用的工具。
2014-09-12 quant-ph
Noiseless amplification of weak coherent fields without external energy
根据量子光学的基本定律，当人们试图克隆或放大一个量子态时，噪声必然会被添加到系统中。然而，最近已经表明，当放松确定性操作的要求时，可以避免与线性相位不敏感放大器的操作相关的量子噪声。因此，非确定性无噪声线性放大器是可实现的。通常，非确定性放大器依赖于使用单光子源。相反，我们最近提出了一种放大方案，其中没有外部能量被添加到信号中，但是放大信号所需的能量来自于场本身的随机波动。应用我们的放大方案，我们检查放大器的增益和成功率，以及成功和失败的放大过程后的输出状态的属性。我们还优化了设置，以找到最大的成功率在设置中使用的分束器的反射率。此外，我们还讨论了与我们的设置的操作相关的非理想性以及我们的设置与以前的设置的关系。
2013-12-17 quant-ph
Teleportation-based noiseless quantum amplification of coherent states of light
本文提出一种基于量子隐形传态的无噪声光放大方案，将概率放大操作编码到双模纠缠态中，仅需光子相减与压缩真空态，并建立相空间模型分析实验不完美因素的影响。
2021-10-12 quant-ph
Noise-induced temporal regularity and signal amplification in an optomechanical system with parametric instability
噪声通常会对系统性能产生不受欢迎的影响。例如，在光机实验中，噪声不可避免地影响低频机械自由度。然而，我们在这里调查的有益影响的热噪声的基本光学机械系统的参数不稳定性。在接近参数不稳定的区域，当系统处于平衡态时，机械自由度中的热噪声可以维持长期的准相干振荡.在参数不稳定性和双稳性的重叠区域中，通过加入一定量的噪声，可以诱导自持振荡态和平衡态之间的间歇性切换。当一个亚阈值周期性信号被施加到力学，自持振荡和平衡之间的切换表现出良好的周期性的速率是同步的信号频率，导致信号的显着放大。我们的研究结果加深了对光机械非线性和噪声之间相互作用的理解，并为实验观察噪声引起的光机械中的有益现象提供理论指导。
2018-11-29 quant-ph
Noise amplification at spin-glass bottlenecks of quantum annealing: a solvable model
为了更好地了解量子退火的复杂性理论，我们提出并解决了一类自旋系统，其中包含的瓶颈预计将主导量子退火的运行时间，因为它试图解决困难的优化问题。我们发现在这些瓶颈处的噪声放大效应，由此由通量量子比特噪声引起的隧穿速率在$N\to \infty$的极限中与量子比特$N$的数量成比例。通过精确求解非相干退火动力学，我们发现了一个广泛的制度，量子退火机在退出瓶颈时保持在基态的概率接近一半。我们证实了我们的分析与详细模拟的性能的D-Wave 2X量子退火对我们的计算问题。
2019-09-01 quant-ph
Estimation of an Optomechanical Parameter via Weak Value Amplification
在这篇文章中，我们提出了一个实验的建议，在噪声的存在下的光学机械参数的估计。该方法基于弱值放大技术，可以放大单光子对机械振子的辐射压效应。在我们的设置中，我们表明，弱值放大技术是最好的方法，依赖于一个强大的测量后选择的估计，因为第一种方法不需要一个很好的先验知识的参数，我们希望估计，而这两种策略达到相同水平的精度从费雪信息的角度来看。在存在强相关噪声的情况下，从Fisher信息的角度来看，弱值放大方法比不采用后选择并且受相同类型噪声影响的标准测量策略更可取。
2021-12-21 quant-ph
Noiseless Linear Amplification and Quantum Channels
采用无噪声线性放大器（NLA）已被证明是一种有效的工具，用于减轻量子信道中的缺陷。它的分析通常是在特定的框架内进行的，对于这些框架，给定协议的输入状态集是固定的。在这里，我们得到了一个更一般的描述，通过显示，一个嘈杂的和有损高斯信道，其次是NLA的有效渠道方面有一个一般的描述。这具有提供更简单的数学描述的优点，最适合于高斯和非高斯的混合状态。我们研究了这种有效的系统的主要特性，并通过将其应用于损耗补偿和减少相位不确定性来说明其潜力。
2014-07-28 quant-ph
Noise Tolerance of the BB84 Protocol with Random Privacy Amplification
我们证明了BB84协议是安全的，在相同的错误率下，其密钥速率比Mayer估计的高。因此，该协议的可容忍错误率从7.5%增加到11%。我们还将这种方法扩展到在每个基础上分别估计错误率的情况，这使我们能够安全地共享更长的密钥。
2005-06-24 quant-ph
Noise, errors and information in quantum amplification
我们分析和比较量子器件的噪声，传输误码率（BER）和互信息的特性，显示如何噪声描述是有意义的高斯信道。在回顾了量子通信信道的描述之后，我们研究了放大器的插入。我们将注意力集中在直接检测的情况下，其中线性放大器具有3分贝的噪声系数，这通常被认为是不可超越的极限，称为标准量子极限（SQL）。采用理想的放大器可以同时降低噪声和误码率，这在原理上是可行的。然而，仅仅SQL之外的噪声的减少通常不对应于BER或互信息的改善。这是激光放大器的情况，其中饱和可以大大降低噪声系数，尽管没有相应的BER改善。这种机制的基础上说明的蒙特卡罗模拟。
1998-01-28 quant-ph
Measurement of motion beyond the quantum limit by transient amplification
通过同时但不相等的机电放大和冷却过程，我们创造了一种几乎无噪声的机械运动脉冲测量方法。我们使用瞬态机电放大（TEA）监测一个单一的运动正交与总增加的噪声$-8.5\pm2.0$ dB相对于零点运动的振荡器，或等效的量子限制，同时测量两个机械正交。我们证明，TEA可以用来解决精细结构的相空间中的机械振荡器通过层析重建的密度矩阵的压缩状态的运动。在没有任何干扰或减去噪声的情况下，我们直接观察到低于振荡器零点运动的压缩方差$2.8\pm 0.3$ dB。
2019-10-04 quant-ph
Weak value amplification and beyond the standard quantum limit in position measurements
在具有后选择的弱测量中，被称为弱值的测量值可以被放大超过可观测的本征值。然而，对于弱值放大在提高测量灵敏度方面是否实用存在一些争议，其中基本量子噪声占主导地位。本文在适当考虑量子散粒噪声和辐射压噪声的情况下，研究了光干涉仪的灵敏度极限。为了做到这一点，我们在海森堡图像中制定了弱值放大，这使我们能够直观地理解当测量结果被后选择并且弱值被放大时会发生什么。结果，我们发现灵敏度极限由标准量子极限给出，这与标准干涉测量中的量子极限相同。我们还讨论了一种绕过标准量子极限的方法。
2015-04-29 quant-ph
When amplification with weak values fails to suppress technical noise
后选择应用于弱量子测量会导致弱值现象。以测量强度的单位表示，量子相干测量设备的位移通常由所测量的可观察量的本征谱限定。后选择可以实现干涉效应，使平均位移远远超出此范围，在某些情况下带来实际好处。采用费舍尔信息度量，我们认为，放大位移提供没有根本的优势，由于成功的概率必然降低。我们的理解是一个较低的不确定性估计的未知参数与大量的试验的可能性。我们分析的情况下，检测器是像素化的有限分辨率，并在其中检测器是受随机位移：不完善的参数估计的基本限制降低。令人惊讶的是，对他们来说，弱值放大并不比不利用最终后选择测量所带来的放大效应的技术更稳健。
2014-01-21 quant-ph
DC-powered broadband quantum-limited microwave amplifier
Institut Quantique, Université de Sherbrooke（舍布鲁克大学量子研究所）
研究提出一种直流供电的宽带量子限制微波放大器，通过阻抗工程设计的非弹性库珀对隧道放大器（ICTA）实现高保真单次读取，显著降低硬件复杂度。
2026-05-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Distillation of Gaussian Einstein-Podolsky-Rosen steering with noiseless linear amplification
EPR操纵是量子力学最吸引人的特性之一，也是量子通信的重要资源。对于实际应用，由于EPR导引与纠缠的本质差异，如何防止其退相干仍然是一个挑战。在这里，我们通过实验证明了高斯EPR转向和纠缠在有损和噪声环境中使用基于测量的无噪声线性放大的蒸馏。与纠缠蒸馏不同的是，EPR操纵蒸馏除了提高可操纵性外，还存在可操纵区的扩展。我们证明，当基于Bob或Alice的测量结果实施NLA时，在EPR转向的蒸馏之后，双向或单向可转向区域被扩展。我们还表明，NLA有助于提取密钥不安全的区域中的设备无关的量子密钥分发与EPR转向。我们的工作为在实际的量子信道中利用EPR操纵的量子通信铺平了道路。
2022-05-26 quant-ph
Entanglement sensitivity to signal attenuation and amplification
我们分析了携带纠缠的物理信号在确定性衰减和放大过程中连续变量纠缠动力学的一般规律。这些过程不可避免地伴随着噪声，所以我们发现噪声强度的基本限制，破坏高斯和非高斯输入态的纠缠。相位不敏感放大$Φ_1 \otimes Φ_2 \otimes \ldots Φ_N$与功率增益$κ_i \ge 2$（$\approx 3$ dB，$i=1,\ldots,N$）被证明破坏任何$N$模式高斯态的纠缠，即使在量子有限的性能的情况下。相比之下，我们证明了非高斯态与几个光子的能量，使他们的纠缠生存在很宽的范围内的噪声超出量子有限的性能为任何程度的衰减或增益。我们检测纠缠保存属性的信道$Φ_1 \otimes Φ_2$，其中每个模式被确定性地衰减或放大。高能量的高斯态对非常不对称的衰减具有鲁棒性，而非高斯态在对称衰减和一般放大的情况下具有优势。如果是$Φ_1 = Φ_2$，则总噪声不应超过$\frac{1}{2} \sqrt{κ^2+1}$以保证纠缠保持。
2014-07-03 quant-ph
Noiseless phase quadrature amplification via electro-optic feed-forward
理论结果表明，无噪声相位正交放大是可能的，和实验上仅限于相位检测系统的效率。用Nd：YAG激光器测得的信号增益为10dB，信号传输比T_s=0.9。这个结果很容易超过信号传输的标准量子极限。结果还明确地证明了放大过程的相敏性质。
1998-12-17 physics.optics quant-ph
Efficient noiseless linear amplification for light fields with larger amplitudes
我们提出并研究了一个利用连续光子加法实现相干态非确定性无噪声线性放大的方案，即$(\hat a^{\dagger})^2$，其中$(\hat a^{\dagger})^2$是光子产生算符。我们比较它与以前的建议，使用光子加法，然后减法，$\hat a \hat a^\dagger$，其中$\hat a$是光子湮灭运营商，作为一个适当的放大器只适用于弱光场。我们表明，当相干态的振幅是$|α| \gtrsim 0.91$，$(\hat a^{\dagger})^2$操作作为一个更有效的放大器相比，$\hat a \hat a^\dagger$操作的等效输入噪声。使用$\hat a \hat a^\dagger$和$(\hat a^{\dagger})^2$作为基本构建块，我们比较了使用$(\hat a \hat a^\dagger)^2$，$\hat a^{\dagger 4}$，$\hat a \hat a^\dagger\hat a^{\dagger 2}$，和$\hat a^{\dagger 2}\hat a \hat a^\dagger$的相干态的组合放大，并显示$(\hat a \hat a^\dagger)^2$，$\hat a^{\dagger 2}\hat a \hat a^\dagger$，和$\hat a^{\dagger 4}$表现出最强的无噪声性能$|α| \l…
2015-12-26 quant-ph
Adiabatic quantum parameter amplification for generic robust quantum sensing
量子增强传感为精确测量物理参数提供了强大的工具，适用于许多科学和技术领域。可实现的灵敏度增益在很大程度上受到噪声和退相干的影响。在这里，我们提出了绝热量子参数放大的范例，以克服这一限制。我们证明，它允许实现通用的鲁棒性量子传感，即它对噪声是鲁棒的，甚至可以作用于与场相同的自由度。此外，该方案实现了超越经典统计极限的无纠缠海森堡极限灵敏度。
2016-12-06 quant-ph
Unwanted couplings can induce amplification in quantum memories despite negligible apparent noise
本文研究量子存储器设计中非期望能级与耦合对性能的影响，发现即使表观噪声可忽略，非期望耦合仍可导致NV色心存储器信号放大、效率超过1，并提出抑制策略，且该问题在铷存储器等平台中同样存在。
2025-07-21 quant-ph
Noiseless linear amplification in quantum target detection using Gaussian states
量子目标检测的目的是利用量子技术来实现目标检测的性能，而这是通过纯粹的经典手段无法实现的。量子照明就是一个例子，基于信号-空闲纠缠，有希望在误差指数上比其最佳经典对应物有潜在的6 dB优势。到目前为止，实现这种最佳接收的接收器设计仍然难以捉摸，许多基于高斯过程的建议似乎无法利用高斯状态源中包含的量子信息。本文考虑在基于量子照明的量子目标检测协议的检测阶段使用无噪声线性放大器。这种非高斯放大器提供了一种在不增加噪声的情况下概率性地放大输入信号的手段。考虑对称性假设检验，导出了双模压缩真空态和相干态经典基准的量子相干态的量子相干态的探测误差界，并分析了探测误差概率的极限。我们的研究结果表明，在这样的方案中，潜在的量子优势被放大，即使在量子照明单独提供没有优势的制度，从而扩展其潜在的用途。对于相干态，情况就不同了，相干态的性能一般受没有放大的情况的限制。
2022-06-14 quant-ph
Weak-Value Amplification for Longitudinal Phase Measurements Approaching the Shot-Noise Limit Characterized by Allan Variance
School of Geophysics and Geomatics, China University of Geosciences（中国地质大学地球物理与信息科学学院）
本文通过Allan方差分析评估弱值放大在纵向相位测量中的性能，展示在短平均间隔下接近Shot-Noise极限的亚阿秒时间延迟测量，验证了弱值放大在噪声抑制方面的优势。
2026-02-19 quant-ph
The amplification of weak measurements under quantum noise
研究了外量子噪声对弱测量放大的影响。讨论了三种典型的量子噪声。指针位移的最大值随着去极化通道和相位阻尼的增强而急剧减小。为了获得有效的放大信号，预选量子系统必须远离这两种量子噪声。有趣的是，放大效应不受振幅阻尼噪声的影响。
2015-05-08 cs.IT math.IT quant-ph
Amplification of bosonic interactions through squeezing in the presence of decoherence
Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Universidad de la República（乌拉圭共和国大学）；Universidad Nacional de Córdoba（科尔多瓦国立大学）
通过退相干环境中的压缩技术，增强玻色子相互作用并提升在噪声下的纠缠态制备保真度。
2026-09-28 quant-ph
Hybrid Heralded Noiseless Amplification with Finite-Cutoff Quantum Scissors
University of Queensland（昆士兰大学）
该研究在两个单模压缩器间插入有限截止量子剪刀NLA，探究其混合放大器的增益提升机制，发现随截止值增加保真度提升，高截止时趋近理想NLA性能。
2026-09-07 quant-ph
A Depolarizing Noise-aware Transpiler for Optimal Amplitude Amplification
当量子算法在与其环境完全隔离的量子机器上运行时，振幅放大为量子算法阵列提供了二次加速。然而，由于NISQ时代的量子机缺乏提供纠错所需的大量量子位，这一优势大大减弱。计算中的噪声随着每次振幅放大迭代电路中的门计数而增长。经过一定次数的放大后，栅极噪声造成的精度损失开始掩盖放大带来的精度增益，形成一个拐点。超过这一点，精度继续恶化，直到机器达到最大混合状态，其中结果是均匀随机的。因此，量子转译器应该考虑底层量子机器的噪声参数，以便可以优化电路以获得该机器可能的最大精度。在这项工作中，我们提出了一个扩展的转译器，预测的准确性，在每一个放大高保真度的结果，通过应用纯贝叶斯分析，个别门噪声率。利用这些信息，它可以找到拐点，并通过在该点停止放大来优化电路。预测是在不需要在量子模拟器或实际量子机器上执行电路的情况下进行的。
2022-11-26 cs.ET quant-ph
Coherent-state phase concentration by quantum probabilistic amplification
我们提出了新的相干态相位浓度的概率测量诱导放大。放大方案使用新的架构，热噪声加法（而不是单光子加法），然后使用现实的光子数分辨探测器进行可行的多光子减法。与确定性放大器相反，它允许大幅放大弱相干态，同时降低它们的相位不确定性。
2009-07-14 quant-ph
Force sensing in hybrid Bose-Einstein condensate optomechanics based on parametric amplification
本文提出了一种力传感器的方案，它由一个含有相互作用的雪茄状玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的混合光机械腔构成，其中BEC原子的\textit{s}波散射频率以及腔运动端镜（机械振子）的弹簧系数都是参数调制的。结果表明，在红失谐区和所谓的阻抗匹配条件下，系统对输入信号的机械响应大大增强，导致微弱输入信号的放大，而附加的测量噪声（反作用噪声）可以被抑制并降低到标准量子极限（SQL）以下。以这种方式，这样的混合系统作为超灵敏力传感器操作，其可以放大输入信号并且同时通过控制调制的幅度和系统协同性来抑制所添加的噪声。与光机械谐振腔相比，机械调制和原子调制的非线性混合系统的优点是信号放大率的提高和放大带宽的扩展。
2019-07-18 quant-ph
Enhanced quantum sensing with amplification and deamplification
本研究首次实现碱金属与惰性气体间法诺共振，利用自旋放大与去放大效应增强量子传感，放宽检测噪声要求，实现低于光子散粒噪声54分贝的磁场测量，灵敏度达飞特斯拉级，为超轻暗物质搜索开辟新途径。
2023-09-01 quant-ph
Reduced decoherence using squeezing, amplification, and anti-squeezing
损耗和退相干是光的非经典态在长距离传输中的主要问题。最近的研究表明，通过在通过有损信道传输量子态之前应用概率无噪声衰减器，然后进行概率无噪声放大，可以减少退相干的影响（M。Micuda等人，Phys.Rev.Lett. 109，180503（2012））。在这里，我们表明，类似的结果可以得到某些类型的宏观量子态的压缩传输前的信号，然后确定性放大和反压缩，以恢复原来的振幅的状态。这种方法可以大大减少非高斯态，如薛定谔猫态的传输中的退相干的影响，而不会降低任何数据传输速率。
2018-09-14 quant-ph
A complete characterisation of the heralded noiseless amplification of photons
光子的无噪声放大最近被证明是一种克服复杂量子通信任务中损失的方法。特别是，为了克服传输损耗，可以允许违反贝尔不等式的检测漏洞，设备无关的量子密钥分发（DI-QKD）。预言光子放大器的几种实现方式已经被提出，并实现了原理实验的第一个证明。在这里，我们提出了这种设备的第一个完整的特性，以测试其功能限制和DI-QKD的潜力。该装置在电信波长下进行测试，并显示出能够克服与通过单模电信光纤的$20\, \rm km$的传输相对应的损耗。我们展示了具有增益$>100$和预示概率$>83 % $的预示光子放大器，这是使用Clauser-Horne-Shimony-Holt（CHSH）不等式的DI-QKD协议所要求的。光子放大器显然代表了在现实世界和典型网络距离上实现DI-QKD的关键技术。
2013-06-14 quant-ph
Quantum refrigeration powered by noise in a superconducting circuit
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
本文提出一种新型量子热机，利用噪声辅助的量子输运为稳态制冷机供能，通过超导人工分子与微波波导的对称性选择性耦合，实现热机在不同温度热库间的热流控制。
2024-03-05 quant-ph
