Critical quantum metrology in the output of an optical parametric oscillator
McGill University（麦吉尔大学）
本文计算光学参量振荡器输出场的频率分辨量子Fisher信息，揭示未监测损耗下临界增强仅线性增长，并给出最优工作点与零差读出策略，为耗散参量传感器提供设计指导。
2026-09-15 physics.optics quant-ph
Self-referenced subcycle metrology of quantum fields
提出并分析了一种新的时域量子电场子周期计量方法，该方法结合了三阶非线性光学过程和本振场的零差检测。新方法能够通过逐脉冲地减去LO的散粒噪声来隔离固有的弱量子噪声贡献。结合中心对称的非线性特征，我们的方法为太赫兹和中红外量子场度量提供了新的机会。
2023-03-03 physics.optics quant-ph
Enhanced solid-state multi-spin metrology using dynamical decoupling
我们使用多脉冲动力学去耦来增加室温金刚石中大量氮空位（NV）电子自旋的相干寿命（T2），从而使多自旋量子信息处理和计量学的可扩展应用成为可能。我们实现了一个数量级的扩展的NV多自旋T2的金刚石样品具有广泛不同的自旋环境。对于氮杂质浓度<~1 ppm的样品，我们发现T2 > 2 ms，与单NV中心报道的最长相干时间相当，并证明AC磁场的NV多自旋传感增强了10倍。
2012-01-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Robust phase metrology with hybrid quantum interferometers against particle losses
提出自旋-振子混合量子干涉仪，通过解纠缠操作将参数信息转移至自旋自由度，实现对粒子损失鲁棒的高精度相位测量，超越标准量子极限。
2023-03-12 quant-ph
Metrology with Unknown Detectors
尽可能高的精度是计量学中的关键指标之一，但这是由检测设备的精确响应确定的，而这通常是未知的。存在用于探测器表征的技术，这些技术已经在量子技术的背景下引入，但也适用于普通的经典相干性;这些技术，虽然，依赖于密集的数据处理。在这里，我们表明，人们可以利用更简单的方法，数据拟合模式，以获得一个未知的检测器允许的Cramér-Rao界的估计，目前在旋光测量中的应用。此外，我们展示了如何这种形式主义提供了一个有用的计算工具，在估计问题，涉及一个连续变量的量子态，即量子谐振子。
2015-11-23 physics.optics quant-ph
Silicon Nitride MOMS Oscillator for Room Temperature Quantum Optomechanics
高精细度Fabry-Perot腔中的光机SiN纳米振荡器可用于研究机械和光学自由度之间的相互作用，用于超灵敏计量和基础量子力学研究。在这项工作中，我们提出了一个纳米振荡器的高应力圆形SiN膜与集成的片上3D地震滤波器适当设计，以减少机械损耗。该振荡器工作在200 kHz - 5 MHz范围内，具有$Q\simeq10^7$的机械品质因数和室温下超过$6.2 \times 10^{12}$ Hz的Q频率积，满足光机械腔中振荡器量子基态冷却的最低要求。该器件通过MEMS DRIE体微机械加工在绝缘体上硅（SOI）晶片上进行双面硅处理而获得。微制造工艺是相当灵活的，并且如果传感应用需要，则可以在DRIE步骤之前在SiN膜上沉积附加层。因此，在量子技术的新兴领域的背景下，这种振荡器是量子传感应用的有希望的候选者。
2018-06-29 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Exponential enhancement of quantum metrology using continuous variables
相干时间是量子精密测量中产生增强效应的重要资源。在这项工作中，连续变量模型的基础上，我们提出了一种新的设计的信号探针哈密顿产生指数增强的测量灵敏度。关键的想法是在系统中加入一个不直接耦合到信号的辅助系统。这种设计的直接好处是可以将量子费舍尔信息（QFI）扩展为时间上的幂级数，使得可以在QFI中实现更高阶的时间缩放。具体地，可以设计量子位振荡器Ramsey干涉仪的相互作用以实现四次时间缩放，基于此，可以进一步设计耦合谐振子链以实现QFI中的指数时间缩放。我们的结果表明，在时间和耦合项的数量的线性缩放是足够的，以获得指数增强。这种指数优势与求积式的特征对易关系密切相关。
2021-06-30 quant-ph
A Quantum Theory of Temporally Mismatched Homodyne Measurements with Applications to Optical Frequency Comb Metrology
本文针对现有量子理论无法描述具有大模式失配和有限强度本地振荡器的光学频率梳测量问题，推导了任意模式重叠下的零差探测测量算符，并据此设计最大化信噪比的滤波器，为将频率梳干涉测量扩展到非经典光态计量等场景奠定基础。
2024-03-25 physics.optics quant-ph
Room temperature entanglement between distant single spins in diamond
纠缠是量子物理学的核心但转瞬即逝的现象。一旦被认为是量子理论的一个独特的反直觉性质，它已经发展成为量子技术的最核心的元素，为量子计算机提供速度，为长距离量子密码学提供一条道路，并提高量子精密测量的灵敏度。因此，已经有许多实验证明光子，原子，离子以及固态系统如自旋或量子点，超导电路和宏观金刚石之间的纠缠。在这里，我们实验证明两个工程单固态自旋量子位（量子位）在环境条件下的纠缠。缺陷对的光子发射揭示了基态自旋相关。通过量子态层析成像证明了纠缠（保真度= 0.67 \pm 0.04）。此外，电子自旋纠缠的寿命延长到ms的纠缠交换到核自旋，证明核自旋纠缠超过25 nm的长度尺度。这些实验标志着朝着可扩展的室温量子器件迈出了重要的一步，该器件在量子信息处理以及计量学中具有潜在的用途。
2012-12-12 quant-ph
Room-temperature ultra-sensitive mass spectrometer via dynamic decoupling
我们提出了一种基于耦合量子位振荡器系统的超灵敏质谱计。在量子比特的动态解耦控制下，量子比特相干性在时域上呈现梳状结构。该时间梳结构可实现振荡器频率的高精度测量，可用作超灵敏质谱计。令人惊讶的是，在理想情况下，所提出的质谱仪的灵敏度（其与温度$T$成比例为$T^{-1/2}$）在较高温度下具有更好的性能。在考虑量子比特和振子衰减的情况下，我们证明了最佳灵敏度与环境温度$T$无关。利用现有的固态自旋量子比特技术和高质量的光机系统，我们的方案是可行的，可以实现超灵敏的室温质谱计。
2013-11-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Sequential Measurements as a Resource in Ancilla-Assisted Quantum Metrology
University of Washington（华盛顿大学）；Max Planck Institute of Quantum Optics（马克斯·普朗克量子光学研究所）；Munich Center for Quantum Science and Technology（慕尼黑量子科学与工程中心）
通过顺序弱测量同时估计位移通道的两个正交分量，利用量子 Fisher 信息显示测量反作用可增强信息获取，通过 N 比特字符串分布信息避免相位缠绕损失，提升动态范围并增强抗退相干能力。
2026-09-04 quant-ph
Quantum Metrology: Detection of weak forces using Schrodinger Cat resources
我们研究了简谐振子的非经典态（相干态的叠加）在灵敏力检测中的应用。我们发现，像压缩态的相干态的叠加允许在海森堡极限位移测量的检测。与具有相同平均光子数的单模叠加态相比，纠缠多个相干态的叠加提供了显著的优势。
2003-12-08 quant-ph
Room temperature test of the Continuous Spontaneous Localization model using a levitated micro-oscillator
连续自发局域化（CSL）模型预测通过作用在物理系统上的弱随机力导致能量守恒的微小突破，这触发了波函数的崩溃。机械振子是测试这种力的一种自然方法，特别是悬浮微机械振子最近被提出是一种理想的系统。我们报道了一个由高真空下磁引力阱中的微球反磁悬浮产生微振荡器的原理验证实验。由于超低的机械耗散，该振子提供了一个新的CSL崩溃率上界，在相同频率范围内比以前的上界提高了两个数量级，并部分达到了Adler提出的增强崩溃率.虽然是在室温下进行的，我们的实验已经表现出优于那些在低温下操作先前报道。我们的实验结果表明磁引力悬浮机械振荡器作为一种有前途的方法来测试崩溃模型的潜力。讨论了低温实验的进一步改进。
2019-11-15 quant-ph
Squeezing by Critical Speeding-up: Applications in Quantum Metrology
我们提出了一种替代协议，允许准备的关键状态，而不是遭受的关键减速的好处，从关键的加速。巧合的是，我们通过远离临界点来准备这些状态，这允许加速。我们将该协议应用于典型的量子Rabi模型及其经典振子极限以及Lipkin-Meshkov-Glick模型。随后，我们讨论了绝热加速协议在量子精密测量中的应用，并将其性能与临界量子精密测量进行了比较。我们表明，临界量子精密测量与Lipkin-Meshkov-Glick模型甚至不能克服标准的量子极限，我们认为，即使临界计量协议可以克服它在某些情况下，临界计量是一个次优的测量策略。最后，我们得出结论，系统表现出相变确实是有趣的量子技术的观点，但它可能不是临界点，应该吸引最多的注意力。
2022-04-21 quant-ph
Room-temperature Mechanical Resonator with a Single Added or Subtracted Phonon
室温机械振荡器经历热布朗运动，其振幅比与单个激发声子相关的振幅大得多。这种运动可以读出和操纵使用激光使用腔光学机械的方法。通过执行强量子测量，即，通过对激光器边带中的单光子计数，揭示了在4GHz机械振荡器的300K热运动态上单声子的增加和减少。为了理解由此产生的机械状态，我们实现了层析成像计划，并观察高度非高斯相空间分布。利用极大似然方法，我们推导出了振子的密度矩阵，并证实了由于声子的增加和减少而导致的平均声子数的反直觉加倍。
2021-02-08 physics.optics quant-ph
Feedback cooling of a room temperature mechanical oscillator close to its motional groundstate
从室温环境开始制备处于其最低可能熵态（量子基态）的机械系统是量子光学力学中的关键挑战。这不仅能够创造真正宏观系统的量子态，同时也为周围环境中的新一代量子限制机械传感器奠定了基础。使用辐射压力与低温预冷相结合的光机械器件的激光冷却已经成功地证明了各种器件的基态制备，而从室温环境开始的类似证明仍然是一个突出的目标。在这里，我们将集成纳米光子学与声子带隙工程相结合，同时克服了与周围环境隔离和可实现的机械频率以及有限的光机械耦合强度的限制，证明了单光子协同性为200。这种新的微芯片技术使我们能够将机械谐振器从室温反馈冷却到大约1 mK，接近其运动基态。我们的实验标志着向使用机械谐振器的可访问，广泛的量子技术迈出了重要一步。
2020-06-24 physics.app-ph physics.optics quant-ph
All-mechanical quantum noise cancellation for accelerometry: broadband with momentum measurements, narrow band without
我们表明，除了通常的直接测量的位置，直接测量动量的能力，允许一个简单的配置，两个相同的机械振荡器被用于宽带反作用自由力计量。这将消除在Tsang和Caves的方案中对光学参考振荡器的需要[Phys.Rev.Lett. 105，123601（2010）]，以及其相关的缺点。我们还表明，如果一个是仅限于位置测量，那么两个副本相同的两个振荡器配置可以用于窄带反作用自由力计量。
2016-02-29 quant-ph
Quantum metrology with a quantum-chaotic sensor
量子精密测量有望对经典参数进行高精度测量，这对科学和技术具有深远的影响。到目前为止，研究几乎完全集中在可积系统的量子增强上，例如旋进自旋或在非经典态制备的谐振子。在这里，我们表明，可以从渲染可集成的量子传感器混沌中获得很大的好处，无论是在可实现的灵敏度以及对噪声的鲁棒性方面，同时避免了准备和保护大规模纠缠的挑战。我们将该方法应用于自旋旋进磁力测量，并特别表明，通过使自旋旋进受到非线性反冲，从而使动力学混沌，可以进一步提高最先进的磁力计的灵敏度。
2018-03-01 quant-ph
Novel Fabrication of Micromechanical Oscillators with Nanoscale Sensitivity at Room Temperature
我们报告超灵敏微机械振荡器的设计，制造和实施。我们的具有集成磁性结构的单晶硅悬臂梁是同类产品中的第一款：它们采用新型高产量工艺制造，其中磁性薄膜图案化和沉积与悬臂梁制造相结合。这些新的设备已被开发用于悬臂式磁强计和核磁共振力显微镜（MRFM）的力传感器。这两个应用程序已经实现了纳米级的分辨率使用本工作中描述的杠杆。当用作磁力计时，该器件实现的电流磁矩灵敏度在室温下为10^{-15} J/T，与传统磁力计相比，灵敏度提高了1000倍以上。目前MRFM悬臂梁的室温力灵敏度在1 Hz带宽内为~10^{-16} N，这与其类型的类似装置的室温灵敏度相当。有限元建模用于改进设计参数，确保装置满足实验要求，并将模态形状与观测结果相关联。优化了MEMS制造工艺，平均产率约为85%，取向优于1000 nm。当需要纳米尺度尺寸时，使用制造后聚焦离子束铣削来进一步图案化集成磁性结构。
2006-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Quantum Metrology of Newton's Constant with Levitated Mechanical Systems
Eberhard-Karls-Universität Tübingen（蒂宾根大学）；German Aerospace Center (DLR)（德国航空航天中心）；Universita‘ degli Studi di Palermo（巴勒莫大学）；Queen’s University Belfast（贝尔法斯特女王大学）
本文提出利用悬浮机械系统进行干涉测量，以更精确地测定牛顿常数，有望大幅提升测量精度。
2026-02-17 physics.ins-det quant-ph
Observation of anomalous decoherence effect in a quantum bath at room temperature
量子物体的退相干是现代量子科学和技术的关键。一般认为，较强的噪声导致较快的退相干。引人注目的是，最近的理论研究发现了量子浴中自旋的相反情况。本文报道了高纯金刚石中氮空位中心电子自旋为1的反常退相干效应的实验观察。我们证明，在动力学解耦，双跃迁可以有更长的相干时间比单跃迁，即使前者耦合到核自旋浴的两倍，后者没有。实验结果与理论结果的一致性证实了弱耦合核自旋在槽中的可控性，这在量子信息处理和量子精密测量中是有用的。
2011-05-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Generation of the Squeezed State with an Arbitrary Complex Amplitude Distribution
压缩态在量子计量学和量子信息中具有重要的意义。已知最有效的产生工具是光学参量振荡器（OPO）。目前，光参量振荡器只能产生低阶空间模的压缩态。然而，高阶复空间模的压缩态在量子计量、量子成像和量子信息等应用中更有价值。未来应用的一个主要挑战是高效发电。在这里，我们使用级联的纯相位空间光调制器来调制入射基模压缩态的振幅和相位。这有效地产生了一系列的压缩高阶厄米高斯模式和压缩任意复振幅分布模式。该方法在生物光子学、量子计量学和量子信息处理等领域有着重要的应用前景。
2020-04-20 physics.optics quant-ph
Observation of a room-temperature oscillator's motion dominated by quantum fluctuations over a broad audio-frequency band
本文报道了在室温下，在与引力波探测器相关的宽频率范围内，光机械腔中量子辐射压力噪声（QRPN）的宽带测量。我们表明，QRPN驱动的运动的高反射率的单晶微谐振器，它作为一个法布里-珀罗腔的镜子。在我们的测量中，QRPN在10 kHz和50 kHz之间的所有其他噪声中占主导地位，并且与腔内循环功率的预期一致。的微谐振器，最大的噪声源旁边的QRPN的热噪声的测量和示出同意从200 Hz到30 kHz的结构阻尼模型。通过观察QRPN在音频波段的影响，我们现在有了一个研究技术的试验平台，以减轻反作用，如变分读出和压缩光注入，可用于提高引力波探测器的灵敏度。
2018-02-27 quant-ph
Quantum metrology via mitigation of single-photon loss using an engineered nonlinear oscillator
Fuzhou University（福州大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本文提出通过引入工程化双光子损耗来缓解单光子损耗对量子计量优势的破坏，从而延长高灵敏度窗口，并揭示了量子资源的时间层级。
2026-04-22 quant-ph
Observation of Non-Markovianity at Room Temperature by Prolonging Entanglement in Solids
量子演化的非马尔可夫动力学在开放量子系统中起着重要的作用。然而，如何量化非马尔可夫行为以及从非马尔可夫性中可以得到什么仍然是一个悬而未决的问题，特别是在复杂的固体系统中。在这里，我们解决的问题，量化非马尔可夫纠缠在一个真正的嘈杂的固态系统在室温下。我们观察到纠缠量子演化的非马尔可夫性。通过动力学退耦延长纠缠，可以揭示环境中隐藏的非马尔可夫性，获得详细的环境信息。该方法可望在量子精密测量和量子信息科学中得到应用。
2018-01-15 quant-ph
Quantum Geometric Tensor and Critical Metrology in the Anisotropic Dicke Model
本文通过量子几何张量研究各向异性Dicke模型的量子相变，发现各向异性比、自旋长度和频率比的协同作用可无权衡地增强临界行为，为量子精密测量提供灵活方法。
2024-06-10 quant-ph
Heralding Quantum Entanglement between Two Room-Temperature Atomic Ensembles
在单个节点之间建立量子纠缠对于构建大规模量子网络、实现安全量子通信、分布式量子计算、增强型量子精密测量和量子力学的基础测试至关重要。然而，共享纠缠仅在极低温度或良好孤立系中观察到，这限制了量子网络的实际应用。在这里，我们报告的实现预示着量子纠缠之间的两个原子系综在室温下，其中每一个包含数十亿个运动的原子。通过对映射出的纠缠态的量子干涉、纠缠度和关联测量，我们强有力地证实了在两个原子系综中存在一个离域的单激发。值得注意的是，原子系综的量子纠缠可以通过延迟选择的特性来操作，这说明了内置量子存储器的重要性。所展示的构建块为构建量子网络和在环境条件下在多个远程节点上分配纠缠铺平了道路。
2020-07-21 physics.optics quant-ph
Quantum metrology with undetected mid-infrared photons for applied non-destructive testing
Research Center for Non-Destructive Testing（无损检测研究中心）；Johannes Kepler University（约翰内斯·开普勒大学）
研究利用未检测到光子的量子计量学技术，基于自发参量下转换，应用量子非线性干涉仪进行中红外光谱、显微镜及光学相干断层扫描等无损检测，表征系统并与经典系统对比，展现该新技术前景。
2026-07-15 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Quantum Inspired Microwave Phase Super-Resolution at Room Temperature
本研究在室温下利用数万亿光子实现了微波频率超分辨相位测量，通过Parity算子期望值估计干涉相位，分辨率比波长好1200倍，并达到Cramer-Rao灵敏度界。
2024-01-10 quant-ph
Optical self-cooling of a membrane oscillator in a cavity optomechanical experiment at room temperature
Università di Firenze（佛罗伦萨大学）；Institute of Materials for Electronics and Magnetism, Nanoscience-Trento-FBK Division（电子与磁性材料研究所，纳米科学-特伦托-FBK分部）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Trento Institute for Fundamental Physics and Application（意大利国家核物理研究所（INFN），特伦托基础物理与应用研究所）；CNR-INO（意大利国家研究委员会-光学研究所）；INFN, Sezione di Firenze（意大利国家核物理研究所，佛罗伦萨分部）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
本文在室温腔光力学实验中测试SiN膜振子的边带冷却极限，实现约100声子占据数的冷却效果，并指出激光经典噪声是进一步冷却的主要障碍。
2023-05-24 quant-ph
Coupling modifies the quantum fluctuations of entangled oscillators
耦合振荡器是最简单的复合量子系统之一，其中可以探索纠缠和相互作用的相互作用。研究了耦合对单激发纠缠态中振子坐标和动量涨落的影响。我们发现，耦合作为一种机制，一对坐标和动量和另一个之间的噪声传递。通过这种噪声传递机制，平均而言，一对坐标和动量的不确定性乘积相对于其非耦合水平降低，而另一对坐标和动量的不确定性乘积相对于其非耦合水平提高。这种新的机制可以在纠缠辅助传感和计量学的精确测量中进行探索。
2021-01-20 quant-ph
Room-temperature quantum optomechanics using an ultra-low noise cavity
本研究通过使用刻有声子晶体结构的高精细度腔降低频率噪声，并结合高热导率和高Q值的氮化硅膜振子，在室温下实现了光力学压缩，将工程化宏观振子的量子控制扩展至室温。
2023-09-26 quant-ph
Quantum metrology enhanced by repetitive quantum error correction
响应于信号的量子相位的累积是量子传感的中心机制，因此，相位信息的丢失呈现出基本限制。为此，人们正在积极探索在噪声存在下扩展量子相干性的方法。在这里，我们实验性地保护室温混合自旋寄存器对环境退相干进行重复的量子纠错，同时保持信号场的灵敏度。我们使用长寿命的核自旋来校正金刚石中敏感电子自旋上的多个相位误差，并实现了自然退相干设定的时间尺度之外的磁场传感。感测时间的普遍延长，对任何频率的噪声都具有鲁棒性，证明了纠缠多量子比特系统为量子传感提供的明确优势，并为量子控制技术提供了重要补充。特别是，我们的工作为在高频噪声存在下检测微小信号打开了大门，标准协议达到了极限。
2016-02-23 quant-ph
Mechanical squeezing via fast continuous measurement
我们重新讨论了用连续线性位置测量法制备振子的量子态。相当普遍的解析表达式导出的条件状态的振荡器。值得注意的是，我们预测，量子压缩是可能的反作用占主导地位的和量子相干振荡制度之外，放宽实验要求，甚至相比基态冷却。这为产生宏观力学振子的非经典态提供了一种新的途径，也为室温下的量子传感和量子宏观性测试打开了大门。
2020-07-25 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Room temperature optomechanical squeezing
在辐射压力驱动下，相干光场与机械振子的相互作用会导致光场的振幅和相位正交性之间的相关性。这些关联导致了压缩光--光的量子噪声在某些正交项中低于散粒噪声，而在其他正交项中高于散粒噪声。由于这种较低的量子不确定性，压缩光可以用来提高精密测量的灵敏度。特别地，基于非线性光学晶体的压缩光源正被用于提高引力波（GW）探测器的灵敏度。对于光机械挤压器，机械振荡器位置的热驱动波动使得难以在室温和低频下观察量子关联。在这里，我们提出了一个测量的光机械（OM）压缩光，在室温下进行，在一个宽带附近的音频区域相关的GW探测器。我们观察到亚泊松量子噪声在30 kHz至70 kHz的频带中，在45 kHz处比散粒噪声最大减少0.7 $\pm$ 0.1 dB。我们提出了两种独立的方法来测量这种挤压，其中之一不依赖于校准的散粒噪声。
2018-12-24 physics.optics quant-ph
Millisecond-lived circular Rydberg atoms in a room-temperature experiment
环形里德堡态是量子技术的理想工具，具有巨大的相互作用和数十毫秒范围内的极长寿命，比激光可达的里德堡态大两个数量级。然而，这种寿命仅在零温度下观察到。在室温下，黑体辐射诱导的转移会湮灭这种循环态的基本资产，因此迄今为止，这种资产主要用于特定的复杂低温实验。在这里，我们证明，在激光冷却的原子样品，在室温下的主量子数60的循环状态寿命超过一毫秒。抑制结构是一个简单的平面并联电容器，有效地抑制黑体辐射诱导的转移。其中一个电容器电极是完全透明的，并提供对原子的完整光学访问，这是应用的基本特征。该实验为圆形里德伯原子在量子精密测量和量子模拟中的广泛应用铺平了道路。
2022-09-23 physics.atom-ph quant-ph
Ultra-sensitive heterodyne detection at room temperature in the atmospheric windows
本研究在4.8 μm和9 μm大气窗口下实现了室温量子级联激光器外差探测，通过主动相位锁定技术使噪声等效功率降至几pW，比直接探测低六个数量级。
2024-12-23 physics.ao-ph physics.app-ph physics.ins-det
Enhanced frequency and temperature estimation by a $\mathcal{PT}$-symmetric quantum oscillator
该研究以量子 Swanson 振子为探针，利用量子 Fisher 信息、增益函数、能量代价及 Dyson 映射分析非厄米贡献，证明其可增强频率与温度估计。
2025-03-17 quant-ph
Quantum metrology with a continuous-variable system
本文研究了单模量子连续变量系统的量子计量学，探讨了平移和旋转估计的精度极限与最优策略，比较了量子Fisher信息与基于矩的估计方法，并总结了相关实验成就与新兴平台。
2025-09-15 quant-ph
High-purity quantum optomechanics at room temperature
本研究通过相干散射冷却光学悬浮二氧化硅纳米粒子至量子基态，在室温下实现92%状态纯度，超越低温机械夹紧振子性能，为室温高纯度量子光力学提供新平台。
2024-12-18 quant-ph
Direct Observation of Broadband Nonclassical States in a Room-temperature Light-matter Interface
非经典态是量子增强通信、计算和计量学超越经典态的重要资源。可以在高带宽和室温下工作，同时与量子存储器兼容的非经典态是非常需要的，以实现量子技术的可扩展性。在这里，我们提出了一个直接观察的宽带非经典状态在室温下的光-物质界面，在那里的原子也可以被控制存储和干扰光子。利用单个耦合脉冲和远离共振配置，我们能够诱导光和原子之间的多场干涉，通过从七种可能的发射中光谱选择两个相关光子来创建所需的非经典态。我们明确确认的非经典性，通过观察交叉相关高达17和违反柯西-施瓦茨不等式与568个标准差。我们的研究结果表明，可扩展的量子信息网络的状态内置，宽带和室温光物质接口的潜力。
2018-08-08 quant-ph
Room-temperature solid state quantum emitters in the telecom range
按需单光子发射器（SPE）在包括量子计算、量子模拟、量子精密测量和量子通信在内的广泛量子技术中发挥着关键作用。在量子网络和量子密钥分发协议中，其中光子被用作飞行量子比特，由于减少的光纤损耗，电信波长操作是优选的。然而，尽管开发各种触发SPE平台的巨大努力，在室温和电信波长下工作的触发SPE的鲁棒源仍然缺失。在这里，我们报告了一个触发，光学稳定，室温固态SPE电信波长工作。发射器具有高光子纯度（约5%的多光子事件）和创纪录的高亮度约1.5 MHz。该发射归因于氮化镓（GAN）晶体中的局部缺陷。嵌入在技术成熟的半导体中的高性能SPE对于片上量子模拟器和实用的量子通信技术具有重要的应用前景。
2017-08-02 cs.ET physics.app-ph quant-ph
Quantum Sensing using Geometrical Phase in Qubit-Oscillator Systems
Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；NASA Ames Research Center（NASA艾姆斯研究中心）；USRA Research Institute for Advanced Computer Science（美国大学研究协会先进计算机科学研究所）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
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
High-Fidelity Quantum Information Transmission Using a Room-Temperature Nonrefrigerated Lossy Microwave Waveguide
量子微波传输是实现模块化超导量子计算机和分布式量子网络的关键。在微波频谱内热产生大量非相干光子。由于非相干光子的存在，在传输链路的输入处传输的量子态与源生成的量子态的接近度（由传输保真度测量）降低。因此，高保真量子微波传输一直被认为是不可行的，没有制冷[3，4]。在这项研究中，我们提出了一种新的方法，高保真量子微波传输使用室温损耗波导。所提出的方案包括连接两个低温节点（即，发射机和接收机）。首先，在传输之前实施低温前置放大。第二，在接收器侧，低温环形天线被放置在波导的输出端口内，并且耦合到位于波导外部的LC谐波振荡器。环形天线将量子微波场（包含信号和噪声光子）转换为耦合LC谐振子两端的量子电压。接收器处的环形天线检测器被设计为广泛地抑制LC振荡器两端的感应光子。通过提供显著的前置放大增益，信号透射率保持不变。我们的计算表明，高保真量子传输（即，超过95%）是基于所提出的传输距离达到100米的方案实现的。
2022-07-03 quant-ph
Quantum Metrology in the Ultrastrong Coupling Regime of Light-Matter Interactions: Leveraging Virtual Excitations without Extracting Them
本研究利用超强耦合系统中的虚激发及其关联，通过Dicke模型和频移方法实现量子计量增强，使估计精度按exp(4ξ)缩放，超越标准量子极限，为高精度测量提供通用框架。
2025-09-10 quant-ph
Stabilization of finite-energy grid states of a quantum harmonic oscillator by reservoir engineering with two dissipation channels
Laboratoire de Physique de l’Ecole normale supérieure, Mines Paris-PSL, Inria, ENS-PSL, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université（巴黎高等师范学院物理实验室、巴黎矿业学院、法国国家信息与自动化研究所、巴黎文理研究大学、法国国家科学研究中心、索邦大学）；Institut Quantique and Département de Physique, Université de Sherbrooke（谢布罗克大学量子研究所和物理系）
本文提出并分析了一个实验可行的主方程，用于稳定GKP引入的周期网格态，适用于量子纠错和量子计量，通过参数修改可制备计量学感兴趣的稳态态。
2026-04-15 math.OC quant-ph
Quantum Synchronization and Dissipative Quantum Sensing
该研究从量子计量学视角出发，将量子自激振荡器视为耗散量子传感器，提出以量子Fisher信息作为量子同步的通用度量，并拓展至多体多驱动场景，揭示了二者的关联，为量子同步的技术应用提供了新方向。
2024-05-17 quant-ph
Quantum collective motion of macroscopic mechanical oscillators
本文在超导电路光机械平台上实现 N=6 个机械振子的量子集体运动，验证 √N 耦合增强，并将集体模式冷却至基态，为多体纠缠和量子计量提供基础。
2024-12-10 quant-ph
Thermal nonlinearities in a nanomechanical oscillator
具有高品质（Q）因子的纳米和微机械振荡器由于其作为超灵敏探测器的潜在应用而受到广泛关注。与微制造器件相比，真空中的光学捕获纳米颗粒不会遭受箝位损失，因此导致更大的Q因子。我们发现，对于悬浮的纳米粒子的热能足以驱动纳米粒子的运动到非线性政权。首先，我们实验测量和充分表征的频率波动源于热运动和非线性。其次，我们证明了反馈冷却可以用来减轻这些波动。高水平的控制使我们能够充分利用纳米谐振器的力传感能力。我们的方法提供了20 zN $Hz^{-1/2}$的力灵敏度，这是迄今为止在室温下报道的最高值，足以感测超弱相互作用，如非牛顿类重力力。
2013-07-15 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
New bounds on adaptive quantum metrology under Markovian noise
我们分析的问题，估计一个标量参数$g$，控制的量子系统的哈密顿马尔可夫噪声。具体地说，我们放置的增长率的量子费舍尔信息相对于$g$的界限，在Lindblad运营商和$g$ -衍生的哈密顿量$H$。我们的新界限不仅比文献中的更普遍适用-例如，它们适用于具有时间依赖的哈密顿算子和/或Lindblad算子的系统，以及无限维系统，如振荡器-但在以前的界限确实适用的情况下，也更严格。我们直接从描述系统的随机主方程推导出我们的边界，而不需要离散其时间演化。我们还使用我们的研究结果来调查如何敏感的一个单一的检测系统可以与不同的时间依赖性的信号。我们证明了灵敏度带宽与$\partial H/\partial g$的量子涨落有关，说明了“非经典”状态如何增强系统敏感的信号范围，即使它们不能增加其峰值灵敏度。
2022-08-10 quant-ph
Response of a classical mesoscopic oscillator to a two-level quantum system
Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF)（巴西物理研究中心）；Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro（里约热内卢天主教大学）
利用Feynman-Vernon影响泛函形式，研究经典机械振子与单量子比特耦合的动力学，揭示量子态通过确定性和随机力在振子响应中留下可测量特征，并通过Fisher信息矩阵量化从经典记录中重构量子态的效能。
2026-05-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Motional sideband asymmetry of a solid-state mechanical resonator at room temperature
本文在室温下将膜位于中间的固态机械谐振器边带冷却至接近量子基态，通过双零差测量观测到运动边带不对称性，最低声子占据数达9.5。
2024-08-12 quant-ph
Screw-dislocation-engineered quantum dot: geometry-tunable nonlinear optics, orbital qubit addressability, and torsion metrology
本文针对螺位错工程量子点体系，研究均匀扭转介质中的受限单电子特性，发现其具备几何可调非线性光学响应、轨道量子比特可寻址能力与高分辨纳米扭转计量潜力，还可实现腔QED参数的原位拓扑调控。
2025-11-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum sensing in Kerr parametric oscillators
本文通过分析Kerr参量振荡器经典极限的相空间结构，确定了压缩位置不确定度并放大量子Fisher信息的控制参数，并揭示了激发态量子相变在无常规相变时对量子传感的增益，为激子-极化子凝聚体和超导电路实验提供了参考。
2024-11-16 cond-mat.str-el quant-ph
