A generalized echo squeezing protocol with near-Heisenberg limit sensitivity and strong robustness against excess noise and variation in squeezing parameter
我们提出了一个广义回声压缩协议（GESP）作为薛定谔猫态协议（SCSP）的推广，压缩参数的值是一个任意的数字，而不是π/2。我们分析表明，在很宽的范围内的压缩参数的灵敏度达到海森堡极限（HL）的根-2的一个因素。对于大量的粒子N，这个平台间隔几乎是从零到π/2的整个范围，并且灵敏度与N的奇偶性无关。因此，可以在不改变灵敏度的情况下在挤压参数的宽间隔上操作传感器。这与传统的回波压缩协议（CESP）形成对比，传统的回波压缩协议（CESP）仅在非常小的间隔内工作。与CESP相比，GESP的灵敏度在整个压缩参数范围内接近量子Cramér-Rao界。GESP的灵敏度的提高是由于两个参数的组合：相位放大因子（PMF）和噪声放大因子（NAF）。随着压缩参数值的增加，PMF和NAF都增加，保持PMF/NAF的比值不变，从而在HL处产生根-2的因子内的灵敏度增强。因此，GESP对过量噪声的鲁棒性很容易超过CESP的压缩参数的值的宽范围。因此，在实验研究的背景下，在过量噪声超过未压缩量子投影噪声的典型条件下，应该可以实现比CESP更高的灵敏度的净增强。最后，我们考虑GESP对碰撞与背景粒子的脆弱性，并显示如何在脆弱性和鲁棒性之间的平衡，对多余的噪声将在实践中确定的GESP参数的最佳选择。
2023-03-11 quant-ph
Heisenberg-limited spin squeezing in coupled spin systems
针对现有物理系统难以产生自旋压缩的问题，提出将耦合自旋系统的集体自旋-自旋相互作用转化为压缩相互作用的通用方案，仅需恒定连续驱动场即可实现海森堡极限的自旋压缩，拓展了可实现该压缩的系统范围。
2023-03-24 physics.atom-ph 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
Super-Heisenberg scaling of the quantum Fisher information using spin-motion states
提出利用囚禁离子系统的自旋-运动态实现高精度量子计量，通过绝热演化将运动压缩转化为自旋压缩，使量子Fisher信息达到超海森堡标度。
2024-11-15 quant-ph
Generating nonlinearities from conditional linear operations, squeezing and measurement for quantum computation and super-Heisenberg sensing
大的光学非线性可以有许多应用，从光量子计算的猫态的产生，到量子传感，其中灵敏度超过海森堡缩放的资源。然而，实验证明，超大光学非线性的产生具有极大的挑战性。我们描述了一种新的协议，其中一个可以有效地产生大的光学非线性，通过有条件的应用程序的线性操作的光学模式的辅助模式，其次是测量的辅助和校正操作的探针模式。我们的协议可以产生高质量的光学薛定谔猫态，可用于光学量子计算，并可用于执行感测的一个未知的旋转或位移在相空间中，与超海森堡缩放的资源。最后，我们描述了一个潜在的实验实现使用原子系综通过法拉第效应与光学模式相互作用。
2021-02-19 quant-ph
Spin squeezing in open Heisenberg spin chains
本研究解析证明开放边界条件会显著改变海森堡自旋链的自旋压缩动力学，该系统弱耦合下可模拟多种扭曲模型实现更高压缩与更快动力学，数值模拟验证了解析结论。
2023-06-27 cond-mat.quant-gas quant-ph
Timescales, Squeezing and Heisenberg Scalings in Many-Body Continuous Sensing
本文针对多体连续传感中海森堡标度定义模糊的问题，提出优化的有限时间环境量子费希尔信息新度量，并设计高温超辐射传感器和耗散自旋压缩器两种方案，证明其可实现集体磁场的海森堡标度且无需复杂解码器。
2025-05-07 quant-ph
Spin Squeezing with Arbitrary Quadratic Collective-Spin Interaction
本研究针对可用Lipkin-Meshkov-Glick模型描述的任意二次集体自旋相互作用原子系统的自旋压缩展开，提出脉冲旋转方案将其转化为可达海森堡极限的双轴扭曲模型，为多类系统实现海森堡极限自旋压缩提供了路径。
2023-06-07 quant-ph
Squeezing Towards the Heisenberg Limit with Locally Interacting Spins
本文提出一种基于局域相互作用的自旋压缩协议，通过推广双轴反向扭转哈密顿量至幂律相互作用系统，实现接近海森堡极限的相位灵敏度，且对无序和密度涨落鲁棒，适用于分子、里德伯原子和固态自旋实验。
2025-06-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Variance squeezing and entanglement of the XX central spin model
本文研究了中心原子与周围自旋通过等强度海森堡$XX$耦合相互作用系统的量子性质。利用海森堡运动方程，我们设法推导出一个精确的解决方案的动力学运营商。我们认为中心原子及其周围原子最初分别处于激发态和相干自旋态。对于这个系统，我们研究了方差压缩和纠缠的演化。非经典效应在系统各组成部分的行为中都有体现。原子方差可以表现出基于失谐参数的值的恢复崩溃现象。
2011-06-17 quant-ph
Extreme Spin Squeezing via Optimized One-Axis Twisting and Rotations
针对 Ramsey 干涉测量，本文提出交替使用单轴扭转脉冲与旋转来生成最优压缩态，在脉冲幅度受限和光子散射损耗下仍保持 Heisenberg 标度的计量增益。
2023-06-05 quant-ph
Heisenberg-limit spin squeezing with spin Bogoliubov Hamiltonian
本文证明单轴扭转哈密顿量基态的自旋压缩可达海森堡极限J^{-1}，并通过构造自旋Bogoliubov哈密顿量进行精确对角化，为在多种实验平台实现极限自旋压缩提供理论依据。
2024-09-04 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Spin Squeezing, Macrorealism and the Heisenberg uncertainty principle
这项工作分为两个主要专题。首先，我们将概述自旋压缩、量子精密测量和纠缠探测之间的关系，特别是后者。我们将推导出自旋压缩的标准，用于检测纠缠和它的深度，优于过去的方法，特别是对于非极化状态，最近在实验中产生的，在社会上越来越感兴趣的对象。此外，我们将通过提供一个新的参数来扩展自旋压缩态的原始定义，该参数被认为在统一的框架中包含不同类别的状态。之后，我们考虑在宏观物体最初由莱格特和加格设计的量子原理的测试。在这种情况下，场景由在不同时刻被探测的一方组成，并且检测到的量子效应是对宏观实在论（MR）的违反，这是由于不相容的可观测量之间在时间上而不是在空间上的强相关性。我们将研究LG试验的不确定性问题，这些问题是由于用“笨拙”测量方法对结果的可能解释而引起的，即所谓的“笨拙漏洞”。首先，我们提出了一个计划，以测试和可能伪造（MR）的基础上交替量子非爆破测量和相干，磁驱动集体自旋旋转的冷原子宏观合奏。然后，我们还提出了一种方法来解决笨拙的漏洞，通过引入和计算一个入侵量词添加到原来的LG表达式。我们提供的数值证据表明，这种笨拙的自由测试是可行的，根据国家的最先进的现实的实验参数和缺陷。
2015-11-25 quant-ph
Quantum Kalman Filtering and the Heisenberg Limit in Atomic Magnetometry
当前高精度原子磁力测量中的散粒噪声检测极限是量子涨落的表现，其尺度为N粒子系综中N的平方根。然而，有一个普遍的期望，即条件自旋压缩提供的减少投影噪声可以被利用，以超过传统的散粒噪声限制。我们表明，连续测量加上量子卡尔曼滤波提供了一个最佳的程序，磁检测极限的规模与1/N，海森堡压缩极限。我们的分析表明，高带宽精度磁力测量的最佳估计程序的重要性。
2003-12-21 quant-ph
Squeezing and overcoming the Heisenberg scaling with spin-orbit coupled quantum gases
我们预测，利用自旋轨道耦合在一个谐波捕获的旋量量子气体可以导致超越海森堡标度的最佳测量精度的标度。我们表明，二次标度与原子数可以促进通过压缩中心的质量激发的原子运动使用一维自旋轨道耦合费米子或强相互作用玻色子（Tonks-Girardeau气体）。基于相应的量子费舍尔信息的解析计算得到的预测，我们介绍了一个协议，克服海森堡标度（和限制）的帮助下，定制的激发和纠缠的多体状态的非相互作用的玻色-爱因斯坦凝聚体。我们确定相应的最佳测量，并认为，即使有限的温度作为退相干的来源，在原则上，相当有利于可获得的精度缩放。
2022-11-18 cond-mat.quant-gas quant-ph
Gap-Protected Heisenberg-Limited Squeezing with Locally Interacting Multi-Level Spins
The University of Oklahoma（俄克拉荷马大学）；Oklahoma State University（俄克拉荷马州立大学）
本文提出一种利用局域交换相互作用产生能隙保护，抑制非集体激发，从而在多能级自旋系统中实现海森堡极限压缩的通用机制，并适用于多种实验平台。
2026-10-21 cond-mat.quant-gas quant-ph
Spin Squeezing through Collective Spin-Spin Interactions
提出在一般耦合自旋模型下通过自由演化产生单轴扭曲自旋压缩，并设计脉冲方案克服参数不完美，实现海森堡极限测量精度，为产生极限自旋压缩提供可行方法。
2023-11-27 quant-ph
Heisenberg limited Sagnac interferometry
我们展示了如何在参量下转换中产生的纠缠光子可以用来提高Sagnac干涉仪的灵敏度。双光子和四光子符合分别将灵敏度提高了2倍和4倍。我们的结果适用于任意泵浦和压缩参数的源。
2007-05-17 quant-ph
Continuous quantum nondemolition feedback and unconditional atomic spin squeezing
我们讨论了产生确定性可再现自旋压缩的量子反馈方案的理论和实验考虑。通过监测探针场有条件地挤压样品，连续非破坏原子数测量。测量结果的同时反馈控制量子态，使得压缩变得无条件。我们发现，对于很强的腔场耦合和有限数目的原子，理论压缩接近海森堡极限。在较弱的耦合下，甚至在自由空间中，仍然会产生强压缩（从而为量子反馈提供了一个简单的实验测试）。测量和反馈可以随时停止，从而以所需的挤压量冷冻样品。
2002-08-27 quant-ph
Short-time expansion of Heisenberg operators in open collective quantum spin systems
本文提出了一种计算具有一般马尔可夫退相干的大集体自旋系统的短时期望值的新方法。我们的方法是基于海森堡算子运动方程的形式解的泰勒展开。这种展开可以在有限阶截断，以在短时间内获得几乎精确的结果，这些结果与自旋压缩等非线性应用有关。为了计算海森堡算符的展开式，我们计算了集体自旋算符代数的相关结构常数。我们证明了我们的方法的实用性，通过计算自旋压缩，两个时间的关联函数，并在时间有序的$10^4$自旋强退相干制度，否则无法通过现有的数值方法。我们的方法可以简单地推广到集体自旋耦合玻色子模式的情况下，相关的囚禁离子和腔QED实验，并可用于研究量子混沌和信息扰频的短时签名。
2020-02-13 quant-ph
Two-axis spin squeezing of two-component BEC via a continuous driving
在二分量BEC中，单轴扭转哈密顿量导致自旋压缩，其极限与原子数成$N^{-\frac{2}{3}}$比例。我们提出了一个方案，将单轴扭转哈密顿量转化为双轴扭转哈密顿量，导致增强的自旋压缩$\propto N^{-1}$接近海森堡极限。该方案不需要脉冲序列，只需一个连续的驱动场就可以实现单轴扭转哈密顿量的变换，因此具有很好的实验实现前景。未来的量子信息处理和量子精密测量可能会受益于这种方法。
2014-12-17 quant-ph
Critically-enhanced spin-nematic squeezing and entanglement in dipolar spinor condensates
研究了自旋为1的偶极原子玻色-爱因斯坦凝聚体中的量子临界效应增强的自旋压缩和量子费舍尔信息（QFI）.结果表明，量子相变可以改善临界点附近的压缩和QFI，从而实现海森堡极限的高精度计量。通过精确的解析表达式，进一步分析了原子个数为偶数和奇数时基态压缩和纠缠的不同性质，并论证了在相变点附近自旋混合动力学产生的压缩和纠缠.结果表明，自旋压缩真空态可以获得稳定的压缩和纠缠，Bogoliubov近似可以很好地描述自旋压缩真空态的动力学行为。
2020-09-21 quant-ph
Strong Spin Squeezing Induced by Weak Squeezing of Light inside a Cavity
提出了一种在弱失谐双光子驱动下产生Floquet腔中原子系综自旋压缩的简单方法。我们证明了{ \it--光场在腔内的弱压缩可以反直觉地诱导强自旋压缩}。这是通过利用光子对与原子相互作用的反斯托克斯散射过程来实现的。具体地说，{ \it光子对中的一个光子通过部分吸收另一个光子的能量而散射到腔共振中，另一个光子的剩余能量激发原子}。散射，结合Floquet边带，提供了一种替代机制来实现海森堡有限自旋压缩。我们的方案{ \it not}需要对原子系综施加多个经典和腔光子驱动，因此与其他基于腔的方案相比，其实验可行性大大提高。作为一个例子，我们展示了一个可能的实现与超导共振器耦合到氮空位电子自旋系综。
2020-09-11 quant-ph
Zero-point energy of a trapped ultracold Fermi gas at unitarity: squeezing the Heisenberg uncertainty principle and suppressing the Pauli principle to produce a superfluid state
Homer L. Dodge Department of Physics and Astronomy, University of Oklahoma（俄克拉荷马大学霍默·L·道奇物理与天文学系）
研究通过微观动力学分析超流态的零点能，揭示海森堡和泡利原理在确定最低量子态特性中的作用。
2026-02-23 cond-mat.quant-gas quant-ph
Extreme spin squeezing in the steady state of a generalized Dicke model
我们提出了一个方案，在腔QED系统中使用腔介导的拉曼跃迁来产生稳态原子自旋压缩，以设计有效的原子-光子相互作用，其中包括线性和非线性（色散）原子-腔耦合，在潜在的平等基础上。我们专注于一个政权的色散耦合是非常大的，并发现该系统的稳态实际上可以是一个强自旋压缩Dicke态，$|N/2,0\rangle$，原子系综。这些状态提供了海森堡有限的纠缠特性，并在整个原子系综中具有真正的多体纠缠。
2019-02-18 quant-ph
Protecting and Enhancing Spin Squeezing via Continuous Dynamical Decoupling
实现高保真度的量子操作是一个双任务量子控制问题，其中消相干被抑制，并且期望的幺正演化被执行。动态退耦（DD）的方法来抑制退相干已经取得了丰硕的成果，但合成DD领域与某些量子控制领域可能是实验上的要求。在自旋压缩的背景下，在这里，我们探讨了一个不可预见的可能性，连续DD场可能同时具有双重目的。特别是，它表明，一个相当简单的配置DD场可以抑制集体退相干和产生1/N缩放的压缩性能（N是自旋的数量），从而使自旋压缩更强大的噪音和更接近所谓的海森堡极限。理论预测应该在当前自旋压缩实验的范围内。
2012-03-21 quant-ph
Toward Spin Squeezing with Trapped Ions
在许多计量实验室中，建造能够进行精度超过标准量子极限的干涉测量的坚固仪器仍然是一个重要目标。我们在这里描述的基本概念的自旋压缩实验，允许一个超过这个限制。原则上，可以达到所谓的海森堡极限，其构成精度的因子$\sqrt{N}$的改进，其中$N$是对其进行测量的粒子的数量。特别是，我们重点关注最近在潘宁离子阱中用铍离子云实现自旋压缩方面取得的进展，通过在量子计算实验中更常用于执行两量子位纠缠操作的几何相位门。
2011-11-21 quant-ph
Efficient Spin Squeezing with Optimized Pulse Sequences
自旋压缩态是一类在精密测量中有实际应用的自旋纠缠态。近年来，在原子数大于10^3的旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中，实验证明了单轴扭转的自旋压缩。虽然噪声低于标准量子极限，但OAT方案不能将噪声降低到最终的海森堡极限。在这里，我们提出了一个实验上可行的方案的基础上优化的量子控制，大大提高了性能的OAT接近海森堡极限，只需要一个OAT哈密顿量和使用几个相干驱动脉冲。该方案是强大的技术噪声，可以很容易地实现旋量BEC或捕获离子与当前的技术。
2013-04-12 cond-mat.quant-gas quant-ph
Fisher information and spin squeezing in the Lipkin-Meshkov-Glick Model
费舍尔信息，位于参数估计理论的核心，最近被发现与多体纠缠有密切的关系（Pezzé和Smerzi，Phys. Rev. Lett. 102，100401）。利用Fisher信息对Lipkin-Meskhov-Glick模型的基态行为进行了区分和表征，发现在对称相和破缺相之间存在一个二阶量子相变.我们发现，系统的参数灵敏度在破碎阶段达到海森堡极限，而在对称阶段，它只是在散粒噪声极限附近。基于参数估计的Fisher信息为我们提供了一种研究量子相变的方法。
2009-05-03 quant-ph
Spin squeezing enhanced dual species atom interferometric accelerometer employing large momentum transfer for precision test of the equivalence principle
本研究理论验证了结合自旋压缩与大动量转移的光脉冲原子干涉加速度计可接近海森堡极限的灵敏度，适配双物种等效原理检验，近地轨道下厄缶参数测量灵敏度有望达10^(-20)量级。
2023-02-18 quant-ph
Spin squeezing via quantum feedback
我们提出了一个量子反馈方案来产生确定性可再现的自旋压缩。连续非爆破原子数测量的结果被反馈以控制样品的量子态。对于大样本和强腔耦合，压缩参数极小值与原子数成反比，接近海森堡极限。此外，当达到该最小值时停止测量和反馈将使样品处于最大压缩自旋状态。
2002-06-18 cond-mat 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
Spin Squeezing via One-Axis Twisting in a Quadrupolar NMR system under relaxation effects
本文研究了室温下四极核磁共振系统中自旋为3/2和7/2的自旋压缩态，利用单轴扭转机制描述非线性算符，并考虑弛豫效应，提出了非笛卡尔角动量算符及压缩参数上界，为量子控制与计量提供框架。
2025-04-12 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
Dynamically stable two-mode squeezing in cavity optomechanics
College of Physics and Hebei Key Laboratory of Photophysics Research and Application, Hebei Normal University（河北师范大学物理学院与河北省光物理研究与应用重点实验室）
本研究提出了一种在混合三模腔力学系统中实现稳定双模压缩的方法，通过优化压缩四阶元算符在不稳定的系统状态下实现压缩，并展示了其对驱动误差和热噪声的鲁棒性。
2026-01-18 quant-ph
Adiabatic Mach-Zehnder interferometer in dipolar spin-1 condensate
马赫-曾德尔干涉仪是一种用于各种测量的强有力工具，在最近的实验中已经用玻色-爱因斯坦凝聚体实现。在这份报告中，我们提出并分析了一个可实现的计划进行海森堡限制马赫-曾德尔干涉与偶极自旋1凝聚。基于横向磁场扫描的绝热过程，我们证明了一个完美的相变，它实现了马赫-曾德尔干涉仪的分束器，移相器和复合器。吸引偶极相互作用保证了路径纠缠态的存在，使相位测量精度达到海森堡极限。我们还讨论了绝热过程中产生的自旋$1$压缩，并指出压缩参量在饱和点附近达到最小值。
2015-11-12 quant-ph
Enhancing Sensitivity of an Atom Interferometer to the Heisenberg Limit using Increased Quantum Noise
在采用$N$原子的常规原子干涉仪中，相位灵敏度处于标准量子极限：$1/\sqrt{N}$。使用自旋压缩，可以通过降低量子噪声或经由相位放大或其组合来增加灵敏度。在这里，我们展示了如何增加灵敏度，海森堡极限的$1/N$，而增加量子噪声的$\sqrt{N}$，从而抑制由相同的因素的影响，过量的噪音。该协议使用薛定谔猫态表示$N$原子的两个集体态的叠加，表现为康普顿频率增加$N$倍的单个实体。所得到的$N$倍的相位放大揭示了通过使用原子状态检测，而不是集体状态检测。我们还展示了如何实现这样的薛定谔猫态的基础上的原子钟，与$N$倍的有效跃迁频率增加。我们讨论了实施这一计划的潜在的实验约束，使用单轴扭曲压缩采用腔反馈方案，并表明腔衰减和自发发射的影响被高度抑制。我们发现，灵敏度的最大改善可以接近理想极限，多达一千万个原子。
2020-05-08 quant-ph
Two-axis spin squeezing in two cavities
超高精细光学腔中的超冷原子是产生自旋压缩的有力平台，因为腔模的光子可以诱导非线性自旋-自旋相互作用，从而产生单轴扭转哈密顿量$H_{\text{OAT}}=qJ_{x}^{2}$，其对应的最大压缩因子标度为$N^{-2/3}$，其中$N$是原子序数.相反，对于另一个双轴扭转哈密顿量$H_{\text{TAT}}=q(J_{x}^{2}-J_{y}^{2})$，最大压缩因子为$N^{-1}$，接近海森堡极限。本文从最近的腔辅助拉曼跃迁实验中得到启发，提出了一种方案，利用超冷六能级原子系综与两个量子化腔场和两对拉曼激光相互作用，实现了一个可调谐的双轴自旋哈密顿量$%H=q(J_{x}^{2}+χJ_{y}^{2})+ω_{0}J_{z}$ .在适当的参数下，恢复了上述单轴和双轴扭转哈密顿量，并且最大压缩因子的$N^{-1}$的标度可以自然发生。另一方面，在双轴扭转哈密顿量中，自旋压缩通常随着原子有效共振频率$ω_{0}$的增加而减小。令人惊讶的是，我们发现，结合无量纲参数$χ(>-1)$，原子的有效共振频率$ω_{0}$可以大大增强自旋压缩.这些结果有利于在实验中实现所需的自旋压缩。
2015-02-02 quant-ph
Phonon-induced two-axis spin squeezing with decoherence reduction in hybrid spin-optomechanical system
School of Physical Science and Technology, Lanzhou University（兰州大学物理科学与技术学院）；Key Laboratory for Quantum Theory and Applications of MoE, Lanzhou Center for Theoretical Physics, Lanzhou University（兰州大学理论物理中心，教育部量子理论与应用重点实验室）
本文提出在混合腔光-机械-自旋系统中实现海森堡极限自旋压缩，通过退相干减少实现双轴扭曲压缩，理论和数值模拟显示在退相干和声子耗散下最大压缩度随N增加趋于常数，同时优化参数可提升压缩性能和制备时间。
2025-10-08 quant-ph
Two-axis-twisting spin squeezing by multi-pass quantum erasure
多体纠缠态是量子信息科学和量子精密测量的关键。利用光学技术建立高度多体纠缠的一个重要问题是通过产生这种纠缠的光泄漏系统信息。我们提出了一种基于全光干涉的方法来擦除这些信息。不需要的原子-光纠缠可以通过三个或更多个连续的原子-光相互作用的相消干涉来去除，只留下所需的有效原子-原子相互作用。这种量子擦除协议允许使用相干光和冷或热原子系综实现海森堡限制的自旋压缩。计算结果表明，与以前的方法相比，该方法能显著改善压缩超过10 dB的情况，并且在适当的实验条件下也能实现较大的自旋压缩.我们的方法能够有效地创建多体纠缠态与简单的设置，因此是有前途的量子精密测量和量子信息处理技术的进步。
2016-05-06 quant-ph
Rebuilding of destroyed spin squeezing in noisy environments
研究了单轴驱动扭转方案下铁磁偶极自旋1玻色-爱因斯坦凝聚体的自旋压缩过程，重点研究了噪声环境（杂散磁场）对自旋压缩的破坏作用.通过施加级联动态解耦脉冲序列和中等偏置磁场来抑制噪声环境的影响，我们在真实的实验条件下忠实地再现了自旋压缩过程。我们的抗噪声方法可用于在偶极自旋为1的玻色-爱因斯坦凝聚体中产生自旋压缩态，为实现海森堡极限量子精密测量提供了一条可行的途径
2017-11-07 cond-mat.quant-gas quant-ph
Heisenberg-Langevin approach to driven superradiance
本文提出海森堡-朗之万解析方法研究驱动Dicke超辐射，证明原子低于临界驱动时产生自旋压缩纠缠，而辐射光保持与入射场相同的经典相干态，表明非线性原子系统表现为线性经典散射体。
2023-04-13 quant-ph
Speeding Up Squeezing with a Periodically Driven Dicke Model
本文提出一种周期驱动Dicke模型的方法，通过共振驱动将系统转化为双轴反向扭转哈密顿量，从而比单轴扭转更快地产生海森堡极限纠缠态，并利用正交测量达到量子Cramér-Rao界精度，且在垂直腔系统中比OAT更稳健。
2024-04-12 quant-ph
Approaching the Heisenberg limit without single-particle detection
我们提出了一种量子相位估计的方法，可以达到海森堡极限附近的精度，而不需要单粒子分辨状态检测。我们表明，“单轴扭曲”的相互作用，众所周知的产生自旋压缩的原子系综，也可以放大的纠缠增强干涉仪的输出信号，以方便读出。将这种基于相互作用的读出应用于过度压缩的非高斯态，产生了相位灵敏度的海森堡缩放，其在存在与未纠缠系综的量子投影噪声一样大的检测噪声的情况下持续存在。即使在耗散实现中--例如，在光腔或里德伯敷料中采用光介导的相互作用--该方法显著地放宽了光谱学所需的超过标准量子极限的检测分辨率。
2016-01-28 quant-ph
Amplitude-modulation-based atom-mirror entanglement and mechanical squeezing in a hybrid optomechanical system
考虑了一个由原子系综和标准光机械腔组成的混合光机械系统，该系统由周期性调制的外光场驱动。研究了Heisenberg算子一阶矩的渐近行为，清楚地展示了精确数值解与解析解之间的逼近过程。基于外驱动和有效光机耦合的具体调制形式，分别详细讨论了原子-镜纠缠增强。与恒定驱动机制相比，这种机制可以极大地提高纠缠度，同时具有更大的松散腔衰减率，并且更好地抵抗机械浴的热涨落。周期性调制的有效光机耦合的期望形式可以通过外部驱动调制分量精确地设计，该外部驱动调制分量可以经由拉普拉斯变换解析地导出。同时，借助于原子系综引起的量子干涉机制，通过适当地调制外部驱动，在未分辨区域内可以成功地产生由周期调制引起的机械压缩。
2018-11-15 quant-ph
Spin squeezing via one- and two-axis twisting induced by a single off-resonance stimulated Raman scattering in a cavity
压缩自旋态在量子精密测量和传感领域有着重要的应用。Sørensen和Mølmer [Phys. Rev. A 66，022314（2002）]已经表明，通过双非共振受激拉曼散射，可以在腔设置中实现有效的单轴扭转相互作用，从而导致以$N$为原子数的$\propto 1/N^{2/3}$的降噪比例。在这里，我们表明，通过适当改变初始输入自旋态，它是可能的，产生一个轴扭转自旋压缩通过\emph{single}非共振受激拉曼散射，从而可以大大简化现实的实现。我们还表明，单轴扭转相互作用可以转化为一个更有效的双轴扭转相互作用，通过旋转的集体自旋，同时耦合到腔，产生海森堡有限的噪音减少$\propto1/N$。考虑到原子退相干和腔场衰减引起的噪声效应，我们发现在目前的实验条件下仍然可以实现大幅度的压缩。
2019-05-01 quant-ph
Quantum-enhanced measurements: beating the standard quantum limit
量子力学通过海森堡不确定原理，对测量的精确度施加了限制。传统的测量技术通常无法达到这些限制。测量精度的传统界限，如散粒噪声极限或标准量子极限，并不像海森堡极限那样基本，可以通过使用“量子技巧”（如压缩和纠缠）的量子策略来打破。
2004-12-10 quant-ph
Entanglement and spin-squeezing in a network of distant optical lattice clocks
提出了一种提高远程光晶格钟精度的方法和远程钟Einstein-Podolsky-Rosen态的产生方法。即使对于连接具有大量损耗的时钟的光信道，也可以实现时钟精度与时钟数量M的接近海森堡的缩放。这种情况下，利用一个集体的量子非爆破测量时钟与并行布洛赫矢量提高测量精度。我们为相距较远的时钟以及彼此距离很近的时钟提供最佳的网络解决方案。在第二种情况下，我们采用集体耗散驱动两个时钟相反取向的布洛赫矢量进入稳态纠缠。相应的EPR纠缠提供了增强的时间共享超出了两个量子同步时钟之间的投影噪声限制，防止窃听，以及允许更好地表征系统的影响。
2015-12-04 quant-ph
Modified One-Axis-Twist Squeezing for Deterministic Orientation Control of Schrödinger Cat States with Unknown Atom-Number Parity
Department of Physics and Astronomy, Northwestern University（西北大学物理与天文学系）；Department of Electrical and Computer Engineering, Northwestern University（西北大学电气与计算机工程系）
提出修正的单轴扭转压缩操作，使薛定谔猫态方向与原子数奇偶性无关，从而在未知奇偶性下实现海森堡极限灵敏度。
2026-06-07 quant-ph
Non-equilibrium non-Markovian steady-states in open quantum many-body systems: Persistent oscillations in Heisenberg quantum spin chains
我们研究了一个非马尔可夫的，结构化的水库上一个开放的海森堡自旋链的效果。我们建立了一个相干的自反馈机制作为水库耦合频率依赖的自旋链。因此，损失和驱动由于自旋链与其自身过去的相互作用而发生。这种非马尔可夫强加的边界驱动的新范式允许讨论一种新的非平衡稳态。我们表明，对于某些参数，即使在长时间的限制持续振荡链内发生。此外，我们证明了这些振荡和激发捕获的条件取决于链的特性，从而使其能够通过检测其发出的信号的影响下的自反馈来表征链。
2020-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Heisenberg-limited estimation robust to detector inefficiency in a multi-parameter Mach-Zehnder network with squeezed light
我们提出了一个基于马赫-曾德尔干涉仪的多参数量子相干协议，该干涉仪的输入态为压缩真空态，其输出通道为反压缩操作。在每个干涉仪输出通道的状态的边缘维格纳函数提供了一个简单而直观的几何图像的状态演变。该协议允许检测两个挤压器之间的相对相位$θ_\mathrm{in}-θ_\mathrm{out}$的和$β=\frac{1}{2}(φ_1+φ_2)+θ_\mathrm{in}-θ_\mathrm{out}$的值以及干涉仪的两个臂中的相位延迟$φ_1,φ_2$的平均值。检测灵敏度在海森堡极限处缩放，并且显著地，对检测器的低效率是鲁棒的。
2021-04-06 quant-ph
Unitary and efficient spin squeezing in cavity optomechanics
本研究提出腔光力学中制备氮空位中心自旋压缩态的新方法，可消除声子-光子模式与自旋的纠缠实现幺正单轴扭曲压缩，还可通过正交方向重复演化实现海森堡极限的双轴扭曲压缩，且对退相、弛豫噪声鲁棒。
2024-01-28 quant-ph
Extreme Spin Squeezing from Deep Reinforcement Learning
自旋压缩（SS）是实现超过标准量子极限$\propto 1/\sqrt{N}$的测量精度的公认资源。基本的单轴扭转（OAT）相互作用可以促进SS，并已在不同的实验中实现，但它不能达到极端SS的精度在海森堡极限$\propto 1/{N}$。在深度强化学习（DRL）的帮助下，我们发现了与大小无关的通用规则，用于仅使用少数旋转脉冲实现几乎极端的SS与OAT交互。更具体地说，最多$10^4$粒子只需要6对脉冲，而达到极端SS所需的时间与最佳OAT挤压时间保持相同数量级，这使得我们的方案对于报告OAT挤压的实验是可行的。这项研究突出了DRL在受控量子动力学方面的潜力。
2019-09-27 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum limit of precision for phase estimation in squeezing-enhanced interferometry with a single-mode readout
Institute for Quantum Optics, Ulm University（乌尔姆大学量子光学研究所）
单模读出的 squeezing 增强干涉仪在相位估计中达到量子极限，通过计算混合量子态的 Fisher 信息证明其最优性。
2026-07-15 quant-ph
