Quantum Computing, Metrology, and Imaging
信息科学正在进入一个新的时代，其中量子力学的某些微妙之处使计算效率和通信安全性大大提高。当然，实现量子信息处理协议所需的量子系统的精确控制意味着其他科学和技术的潜在突破。我们讨论了光学系统中量子控制的最新发展及其在计量和成像中的应用。
2005-06-17 quant-ph
Optimal Control for Quantum Metrology via Pontryagin's principle
量子精密测量包括一组技术和协议，其利用量子特征进行参数估计，其在原理上可以优于基于经典物理学的任何过程。我们制定的量子精密测量学方面的最优控制问题，并应用庞特里亚金的最大值原理，以确定最佳的协议，最大限度地提高量子费舍尔信息为一个给定的进化时间。由于量子费舍尔信息涉及到一个导数的参数，其中一个想要估计，我们设计了一个增广的动力系统，显式地包括梯度的量子费舍尔信息。从庞特里亚金的最大值原理导出的必要条件被用来量化数值解的质量。所提出的形式主义推广到控制约束的问题，也可以用来最大限度地提高经典的Fisher信息为一个选定的测量。
2021-05-14 quant-ph
Quantum control, quantum information processing, and quantum-limited metrology with trapped ions
我们简要地讨论了最近的实验，量子信息处理使用被困离子在NIST。这项工作的一个中心主题是提高我们在量子计算协议方面的能力，但我们也将同样的概念应用于改进计量学，特别是在频率标准和原子钟领域。这样的工作最终可能会揭示更基本的问题，如量子测量问题。
2005-08-02 quant-ph
Memory effects in quantum metrology
量子精密测量涉及从量子信道的多次相同使用来估计参数。我们扩展了量子精密测量的标准设置，并考虑估计的物理过程与量子存储器，在这里被称为参数化量子梳。我们提出了一个理论框架的量子梳计量，并推导出一般的上限的梳量子费舍尔信息。该界限可以在操作上解释为无记忆量子信道的量子费舍尔信息乘以维度因子。然后，我们展示了一个例子，在那里的界限可以达到四个因素。通过例子和边界，我们表明量子传感器中的存储器在估计梳中比在量子精密测量的标准设置中起着更重要的作用。
2019-09-11 quant-ph
Quantum metrology for non-Markovian processes
量子精密测量是量子技术中发展迅速的一个分支。虽然已经建立了关于马尔可夫过程的量子精密测量的各种理论，即，量子信道估计、非马尔可夫过程的量子精密测量的研究要少得多。在这封信中，我们建立了一个非马尔可夫量子精密测量的一般框架。对于有限维系统上的任意参数化非马尔可夫过程，我们导出了一个最优控制探测态能从中提取的最大量子费舍尔信息量的公式.此外，我们设计了一个算法，通过半定规划评估这个量子费舍尔信息。我们将我们的框架噪声频率估计，我们发现，量子精密测量的最佳性能是更好的非马尔可夫的情况下，比在马尔可夫的情况下，并探讨通过简单的变分电路的有效感测的可能性。
2021-08-03 quant-ph
Continuous-variable graph states for quantum metrology
图态是量子信息处理的唯一资源，例如基于测量的量子计算。在这里，我们从理论上研究使用连续变量图形状态进行单参数量子精密测量，包括相位和位移传感。我们确定了两种传感模式的最佳图形状态，并表明，海森堡缩放的相位和位移传感的精度可以实现与本地零差测量。
2020-10-21 quant-ph
Reduction of Classical Measurement Noise via Quantum-Dense Metrology
量子密集计量（QDM）构成量子精密测量的特殊情况，其中信号的两个正交相空间投影被同时感测到超过散粒噪声极限。先前示出了由QDM提供的附加感测信道包含可以用于从测量数据中识别和丢弃损坏的段的信息。在这里，我们展示了一个原理验证实验，其中此信息用于提高灵敏度，而不丢弃任何测量段。我们的测量达到了亚散粒噪声性能，虽然最初强烈的经典噪声污染的数据。
2016-07-01 quant-ph
Enhancing Quantum Metrology with High-order Fisher Information and Experiments
School of Information Science and Technology, Southwest Jiaotong University（西南交通大学信息科学与技术学院）；School of Mathematical Sciences, Capital Normal University（首都师范大学数学科学学院）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
提出基于高阶Fisher信息的新信息度量，导出参数估计的广义不确定关系，作为Cramér-Rao界的扩展，并在单量子比特相位估计中分析理论界，最后通过光子平台实验验证。
2026-10-19 quant-ph
Notes on Thermodynamic Principle for Quantum Metrology
最近，我们发现了量子精密测量的能量消耗的物理限制，并证明它本质上是由量子费舍尔信息（QFI）的擦除引起的，该擦除决定了最佳可实现的测量精度。在此，我们提供更多细节，以便进一步阐述这一原则的实质。
2022-08-10 quant-ph
Optimal adaptive control for quantum metrology with time-dependent Hamiltonians
量子精密测量已经被广泛地研究了具有与时间无关的哈密顿量的系统。然而，对于具有含时哈密顿量的系统，由于动力学的复杂性，量子精密测量知之甚少。在这里，我们研究量子精密测量与时间相关的哈密顿来弥补这一差距。我们得到了含时哈密顿量中参数的最优量子费舍尔信息，并指出适当的哈密顿控制是优化费歇尔信息的必要条件。我们推导出最佳的哈密顿控制，这是一般自适应，和测量方案，以达到最佳的Fisher信息。在一个旋转磁场中的量子比特的最小例子中，我们发现了一个令人惊讶的结果，即量子Fisher信息的$T^{2}$时间标度的基本限制可以被时间相关的哈密顿量打破，在估计场的旋转频率时达到了$T^{4}$。最后，我们考虑水平交叉的衍生物的哈密顿，并指出额外的控制是必要的情况下。
2017-03-08 quant-ph
Classical Fisher Information in Quantum Metrology -- Interplay of Probe, Dynamics and Measurement
我们引入了一个积极的埃尔米特算子，费舍尔算子，并用它来检查测量过程中，将酉动力学和完整的测量。我们开发的信息补充的想法，最小化的最佳精度为一个固定的输入。证明了在一般情况下，经典Fisher信息具有Hamilton半范数的上界。这可以通过量子位探针和仅投影测量来实现，并且与估计参数的真实值无关。在干涉测量的背景下，我们表明，一个最佳的测量方案，可以从线性光学和光子计数，没有求助于广义测量或奇异的SU（2）以外的幺正。
2009-02-18 quant-ph
Graph States as a Resource for Quantum Metrology
通过使用高度纠缠态，量子精密测量保证了经典测量无法达到的精度。不幸的是，这样的状态可能非常容易受到噪声的影响，并且在现实条件下保持量子优势是该领域的巨大挑战。在这项研究中，我们调查的实用性图形状态的量子精密测量。图态是许多量子信息的自然资源，在这里，我们描述了任意图态的量子费舍尔信息（QFI）。然后我们构造了近似达到Heisenberg极限的图态族，我们称之为捆绑图态。我们证明了捆绑图状态保持量子优势后，受到iid退相或有限擦除。这表明，这些图形状态是鲁棒量子精密测量的良好资源。我们还量化了可用作量子精密测量资源的n量子位稳定剂状态的数量。
2020-03-02 quant-ph
Quantum-Dense Metrology
量子精密测量利用纠缠来提高测量的灵敏度。到目前为止，人们的注意力一直集中在测量两个非对易观测量中的一个上。在这里，我们展示了一个激光干涉仪，提供有关两个非交换可观的信息，与不确定性低于米的量子基态。我们的实验是量子密度计量学的原理证明，并使用额外的信息来区分实际的相位信号和由于散射和频移光子引起的寄生信号。我们的方法可以很容易地应用于改善挤压光增强的引力波探测器在非量子噪声限制的检测频率在一个子散粒噪声否决通道。
2012-11-15 quant-ph
Combining critical and quantum metrology
本文提出一种将临界计量与传统量子计量相结合的统一协议，通过引入干涉项增强量子Fisher信息，并给出解析表达式及近最优测量方法，适用于封闭和耗散系统。
2024-02-09 quant-ph
Generalized-mean Cramér-Rao Bounds for Multiparameter Quantum Metrology
在多参量量子精密测量中，估计的加权算术平均误差常被用作标量代价函数，在设计优化过程中被最小化。然而，其他类型的平均误差可以揭示允许误差组合的不同方面。通过引入估计误差的加权$f$ -均值和量子费舍尔信息，我们得到了各种形式的均值误差的量子Cramér-Rao界，并给出了它们在复量子费舍尔信息矩阵下的精化形式.我们表明，几何和调和平均量子Cramér-Rao界限可以帮助揭示更多的禁区的估计误差的复杂信号在相干光伴随着热背景比只是使用普通的算术平均版本。此外，我们表明，$f$ -平均量子费舍尔信息可以被认为是信息理论量来量化量子资源的不对称性和相干性。
2020-02-05 quant-ph
Informationally Complete Distributed Metrology Without a Shared Reference Frame
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Anhui Province Key Laboratory of Quantum Network（安徽省量子网络重点实验室）；CAS Center For Excellence in Quantum Information and Quantum Physics（中国科学院量子信息与量子物理学前沿卓越创新中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本研究提出反编码方法，克服no-go定理限制，实现参考框架无关的分布式量子传感，提升量子鱼尔信息恢复效率。
2026-01-10 quant-ph
Heisenberg versus standard scaling in quantum metrology with Markov generated states and monitored environment
寻找最佳的、噪声鲁棒的探测态是量子精密测量中的一个关键问题。在本文中，我们提出马尔可夫动力学作为一种可能的机制，产生这样的状态，并显示如何海森堡缩放出现多个“动态阶段”（稳态），和无噪声信道的系统。我们通过将马尔可夫输出耦合到“环境”附属物来建模噪声信道，并考虑环境被监测以增加输出的量子费舍尔信息的情况。在这种设置中，我们发现，生存的海森堡极限取决于环境是否收到“哪个阶段”的信息的记忆系统。
2014-07-04 quant-ph
Understanding and Improving Critical Metrology. Quenching Superradiant Light-Matter Systems Beyond the Critical Point
我们仔细研究临界计量学，并提出了一种改进的临界量子精密测量协议，该协议依赖于淬火的系统表现出超辐射量子相变超过其临界点。我们表明，这种方法可以导致指数增加的量子费舍尔信息的时间相对于现有的关键量子精密测量协议依赖于淬火接近临界点和观察幂律行为。我们证明了在我们的协议中，通过标准的零差检测方案的Cramér-Rao界限可以饱和。我们明确地显示了它的优势，使用的Dicke模型的原型设置和探索耦合到一个单模腔场作为一个潜在的平台的量子气体。在这种情况下，即使在没有$N$-体耦合项的情况下，量子Fisher信息的附加指数增强也可以在实际中用腔中的原子数$N$观察到。
2022-04-26 quant-ph
Cost-effective temperature estimation strategies for thermal states with probabilistic quantum metrology
在概率量子精密测量中，人们的目标是找到弱测量，该弱测量将Fisher信息集中在根据弱结果后选择的所得量子态上。虽然量子克拉美-拉奥界限本身不能以这种方式被超越，但它有可能提高信息成本比，甚至是总的费雪信息。我们提出了一个后选择协议实现这一目标的基础上单光子减法到辐射的热状态产生更大的信息成本比的温度参数相对于标准的策略，需要实现量子克拉美-拉奥界限。我们只处理辐射的完全经典态：这与最近的一个结果形成对比（但并不矛盾），该结果证明，关于酉量子估计问题，只有当与参数依赖的量子态家族相关的特定准概率为负时，后选择策略才能优于直接测量协议，这是非经典性的明显特征。
2021-11-09 quant-ph
Quantum metrology: Heisenberg limit with bound entanglement
量子精密测量可以极大地提高参数估计的精度。它对噪音非常敏感。束缚纠缠态是具有大量噪声的状态，这使得它们几乎无法用于所有量子信息任务。在这里，我们提供了一个违反直觉的例子，家庭的束缚纠缠态，可用于量子增强计量。我们发现，这些国家给予的优势大的最大纠缠态和渐近达到海森堡极限。此外，应用态的纠缠很弱，这反映在其所谓的可解锁性上。最后，我们发现的情况下，行为的量子费舍尔信息报告存在的束缚纠缠，而一个著名的强相关类贝尔不等式没有。问题是量子精密测量中的子散粒噪声精度是否需要（如果需要，那么需要到什么程度）违反局部真实性。
2014-03-24 quant-ph
General optimality of the Heisenberg limit for quantum metrology
量子精密测量保证了在参数估计中优于经典过程的改进的灵敏度。然而，有一个广泛的争论的问题如何与资源（如平均光子数）和数量的查询，在估计过程中使用的灵敏度尺度。在这里，我们调和参数估计中使用的相关资源的物理定义与量子网络的查询复杂性方面的信息理论缩放。这导致了一个完全一般的最优性证明的海森堡极限的量子精密测量。我们给出了一个例子，我们的证明如何解决悖论，建议超出海森伯极限的敏感性，我们表明，海森伯极限是一个信息理论解释的马戈卢斯-列维京界，而不是海森伯的不确定性关系。
2010-09-30 quant-ph
Quantum Optical Metrology -- The Lowdown on High-N00N States
光的量子态，如压缩态或纠缠态，可以用来进行测量（计量学），产生图像，并以远远超过经典可能的精度感测物体，也超过了曾经被认为是可能的量子力学。其主要思想是利用量子效应克服计量学中的散粒噪声极限和成像和传感中的瑞利衍射极限。近年来，随着来自快速发展的光学量子信息处理领域的思想的涌入，量子光学计量学得到了推动。这两个研究领域都利用了光的量子纠缠态的创造和操纵。我们将回顾量子光学计量学这一令人兴奋的新领域的一些最新理论和实验进展，重点介绍利用特定双模纠缠光子态-High-N 00 N态的例子。
2009-04-01 quant-ph
Quantum Fisher Information as a Predictor of Decoherence in the Preparation of Spin-Cat States for Quantum Metrology
在最简单的形式中，当一个量子态与另一个量子态纠缠时，就会发生退相干，但对第二个量子态的测量结果是不可访问的。由于第二态有效地“测量”了第一态，本文认为量子费舍尔信息是预测和量化这种退相干的相关度量。量子费舍尔信息通常用于确定一个状态测量的上限，以精确地估计一个经典参数，因此它是一个重要的资源。量子增强计量学的目标是创建具有大量子费舍尔信息的非经典态，并将其用于精确测量。在这样做的过程中，状态有可能经历退相干，例如用于创建原子状态的相干叠加的原子-光相互作用可能导致原子-光纠缠。高度非经典的状态，如自旋猫态（薛定谔猫态由集体自旋的叠加构成）被证明是非常容易受到这种退相干的影响。我们还调查了所需的第二个状态的字段占用，这样，这种退相干是可以忽略不计的。
2017-04-28 quant-ph
Transfer of Fisher Information in Quantum Postselection Metrology
针对后选择弱测量仅能利用后选择分布的局限，本文提出利用 Fisher 信息转移使输出光子达到量子尺度，并引入功率回收腔改善后选择分布。
2024-12-06 quant-ph
A precise measure of avian magnetoreception based on quantum metrology
描述空间分离电子对量子动力学的自由基对机制被认为是鸟类磁感受的主要模型之一。与传统的唯象方法中用单重态产额$Φ_{S}$表征鸟类磁感受灵敏度不同，本文引入了量子费舍尔信息（QFI），它代表了从RP态中提取的磁场方向的最大信息，从本质上给出了鸟类罗盘灵敏度的精确度量。我们的结果和实验观察之间的一致性表明，QFI在鸟类磁感受中起着决定性的作用。此外，在量子精密测量的框架内，我们可以判断任何可能的鸟类磁感受测量方案的可行性，并揭示了单重态产额和我们的方法的具体测量方案之间的内在联系。本工作从量子精密测量的全新视角对鸟类的磁感受现象进行了深入的研究，为建立量子信息与其他生物功能的直接联系提供了一条新的途径。
2016-12-02 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
Information geometric quantification of effective privacy in quantum metrology
University of Florence（佛罗伦萨大学）；Keio University（庆应义塾大学）
研究量子计量协议中参数隐私性与可访问性，构建信息几何框架，通过测量量子态在参数空间诱导体积来量化，以扩展 GHZ 态为例，给出基于量子关联、精度及不完美测量与纠缠的标度律。
2026-07-14 quant-ph
Phase-Driven Precision Boost in Quantum Compression for Postselected Metrology
Novosibirsk State University（新西伯利亚国立大学）；Institute of Automation and Electrometry SBRAS（俄罗斯科学院西伯利亚分院自动化与电磁学研究所）；Lattakia University（拉塔基亚大学）；Institute for Research in Fundamental Sciences (IPM)（伊朗基础科学研究所）
通过利用Pancharatnam相，研究在后选计量中提升量子压缩精度的方法，发现其对信息保留和参数估计性能的显著影响。
2026-01-14 quant-ph
Precision quantum metrology and nonclassicality in linear and nonlinear detection schemes
我们研究是否超越相干态的分辨率是一个非经典效应。我们发现，这是正确的线性检测计划，但假的非线性计划，并提出了一个非常简单的实验装置来测试it.We发现一个非经典准则来自量子费舍尔信息。
2010-07-01 quant-ph
Fundamental Scaling Limit in Critical Quantum Metrology
本研究建立了临界量子计量中量子Fisher信息随总演化时间的基本标度极限，发现卷绕数决定标度界限，并通过时间相关控制实现指数标度，且该标度在未达临界点及热耗散下仍成立。
2025-06-23 quant-ph
Noisy Metrology: A saturable lower bound on quantum Fisher information
为了保证精度，更准确地判断Cramér-Rao界的真值及其标度行为，引入了一个估计精度的上界（相当于量子费舍尔信息的下界）.不同于以前在文献中介绍的界限，上限是饱和的，并产生一个实际的指导，估计参数，通过准备最佳的初始状态和最佳的测量。该界是基于底层动力学和它的计算是简单的，只需要负责编码参数的量子映射的矩阵表示。这使我们能够将该约束应用于开放量子系统，其动力学由半群或非半群映射描述。通过三个主要算例验证了该方法的可靠性和有效性。
2017-04-18 quant-ph
Shortcut-to-adiabaticity-like techniques for parameter estimation in quantum metrology
量子精密测量利用量子力学来提高精确测量和测量灵敏度。它通常是为时间无关的哈密顿量而制定的，但时间相关的哈密顿量可以提供优势，例如Fisher信息的$T^4$时间相关性，这是时间无关的哈密顿量无法达到的。在具有时间相关哈密顿量的量子精密测量的最佳自适应控制（Nature Communications 8，2017）中，Shengshi Pang和Andrew N. Jordan提出了一种类似Shortcut-to-adiabaticity（STA）的方法，即在原哈密顿量上增加一个控制项，以达到Fisher信息的上界。我们从STA的角度重新审视这项工作，以确定STA类方法在计量和普通STA之间的联系和区别。该分析为其他STA类技术在参数估计中的应用铺平了道路。特别是，我们探索使用物理酉变换，提出替代的时间依赖的哈密顿量，这可能更容易在实验室中实现。
2020-11-04 quant-ph
Attaining sub-classical metrology in lossy systems with entangled coherent states
量子力学允许进行纠缠增强测量，但损耗仍然是构建现实的量子精密测量方案的障碍。然而，最近的工作已经揭示了纠缠相干态（ECS）具有执行鲁棒的亚经典测量的潜力[J. Joo et.例如，物理修订信函107，83601（2011）]。到目前为止，还没有读出方案已经设计出利用这种强大的性质的ECS，但我们在这里提出了一个实验方法，实现精度接近理论界，即使损失。我们展示了非纠缠的“经典”状态和高度纠缠的NOON状态的大范围的损失值，提升量子精密测量，在不久的将来实现的技术的实质性改进。
2014-02-26 quant-ph
Quantum metrology and coherence
讨论了量子相干性和量子分辨力之间的关系。我们以两种方式研究这种依赖性：我们为一个合适的量子统治者模型建立了量子维纳-金钦定理，并计算了Fisher信息。这两种方法的优点是能将探测和测量的贡献同等地考虑在内。我们说明这种方法与线性和非线性计量的几个例子。最后，我们优化决议一致性作为一种有限的资源。
2021-02-08 quant-ph
Fragile states are better for quantum metrology
在量子精密测量中，量子探测态能够估计未知的物理参数，精度超过经典极限。这样的国家具备什么样的品质？在这里，我们将探测状态在估计参数$ϕ$时的性能--如由量子费舍尔信息量化的--与当$ϕ$经历统计波动时它损失的纯度的量相关联。这表明，用于估计$ϕ$的状态越好，当$ϕ$受到噪声影响时，其去相干性越强。
2016-08-04 quant-ph
Probe optimization for quantum metrology via closed-loop learning control
实验上达到标准量子精密测量方案所承诺的精度总是具有挑战性的。最近，附加的控制被应用于设计可行的量子精密测量方案。然而，这些方法一般不考虑实施的容易性，从而增加了阻碍其实现的技术障碍。在本文中，我们绕过这个问题，通过应用闭环学习控制，提出了一个实用的控制顺序方案的量子精密测量。探测态的纯度损失与量子费舍尔信息有关，它被有效地测量作为指导学习循环的适应度。通过数值分析和在核磁共振（NMR）系统中的实验验证，我们证实了它的可行性和优于标准量子精密测量方案的某些优势。
2020-07-21 quant-ph
Adiabatic critical quantum metrology cannot reach the Heisenberg limit even when shortcuts to adiabaticity are applied
我们表明，在绝热的方法，以临界量子精密测量的量子费舍尔信息不能导致海森堡限制的精度，因此经常量子精密测量下的最佳设置总是优越的。此外，我们认为，即使绝热性的捷径可以任意减少准备临界基态的时间，他们不能被用来实现或克服绝热临界量子精密测量的量子参数估计的海森堡限制。作为案例研究，我们探讨了应用反非绝热驱动的朗道-齐纳模型和量子拉比模型。
2021-06-25 quant-ph
Bayesian multi-parameter quantum metrology with limited data
量子精密测量中的一个长期问题是如何在实际场景中提取尽可能多的信息，不仅具有多个未知参数，而且具有有限的测量数据和一定程度的先验信息。在这里，我们提出了一个切实可行的解决方案：我们推导出一个新的贝叶斯多参数量子界，构建最佳测量时，我们的界可以饱和为一个Single Shot，并考虑实验涉及这些测量的重复序列。我们的方法正确地解释了测量的数量和先验信息的程度，我们用量子比特传感网络和相位成像模型来说明我们的想法，澄清了局部和全局方案的非渐近作用。至关重要的是，我们的技术是一种在广泛的实际场景中实现量子协议的强大方法，这些场景是Helstrom和Holevo Cramér-Rao边界等工具通常无法访问的。
2020-02-14 quant-ph
Multiparameter quantum metrology using strongly interacting spin systems
相互作用的量子系统正在吸引人们对开发精确计量的越来越大的兴趣。特别是，量子相关态和相互作用系统的动力学可以导致全新的和意想不到的现象，这一认识已经开始了激烈的研究工作，从理论和实验上探索基于相互作用的计量学。然而，目前的框架基于相互作用的计量主要集中在单参数估计，演示的多参数计量使用相互作用作为一个资源是迄今为止缺乏。在这里，我们展示了一个基于相互作用的多参数计量与强相互作用的核自旋。我们表明，相互作用的自旋成为内在敏感的多维场的所有组件时，他们的相互作用显着大于他们的拉莫尔频率。使用含有强相互作用的核自旋的液态分子，我们证明了一个未知的磁场和惯性旋转的所有三个组件的原理证明估计。与现有方法相比，本发明的基于相互作用的多参数传感不需要外部参考场，并且开辟了开发全新类别的多参数量子传感器的途径。
2021-04-01 quant-ph
Quantum Advantage in Postselected Metrology
我们发现，后选择提供了一个非经典的优势，在计量学。在每个参数估计实验中，最终测量或后处理都会产生一些成本。后选择可以提高费歇尔信息（从实验中了解到的关于未知参数的平均信息）对成本的比率。这种改进，我们表明，源于一个quasiprobidity分布，量子扩展的概率分布的负性。在一个经典理论中，所有的可观测量都是可交换的，我们的准概率分布可以表示为实数和非负的。在量子力学的非对易理论中，非经典性表现为负的或非实的准概率。该分布的非经典负值使后选择实验甚至优于输入状态和最终测量被优化的无后选择实验：后选择量子实验可以产生非常大的信息成本率。我们证明，这种优势是真正的非经典：没有经典的交换理论可以描述任何量子实验，提供了一个巨大的费舍尔信息。最后，我们概述了一个简化和postselection程序，可以产生一个任意大的Fisher信息。我们的研究结果建立了一个非经典的优势，利用我们的准概率分布作为一个数学工具。
2020-09-25 quant-ph
Hamiltonian extensions in quantum metrology
我们研究非常普遍的不确定性，其中可以估计在量子精密测量的相移可以减少到何种程度的扩展的哈密顿量，产生的相移的辅助系统与任意维的希尔伯特空间，并允许任意的相互作用之间的原始系统和辅助系统。这种哈密顿扩展为开放量子系统以及在过去几年中已经研究的“非线性计量方案”提供了一般框架。我们证明了当考虑到量子费舍尔信息在输入态上的优化时，这种哈密顿扩展不能提高相移测量的灵敏度。
2016-10-19 quant-ph
Alternative measures of uncertainty in quantum metrology: Contradictions and limits
我们研究了一个家庭的内在性能指标的概率分布，推广Hellinger距离和Fisher信息。它们被应用于量子精密测量中，以评定检测物理量微小变化的不确定度。我们表明，不同的措施导致矛盾的结论，包括任意小的不确定性的可能性，固定资源。将这些固有性能与单次测量后相应估计问题中的平均误差进行比较。
2013-03-08 quant-ph
Algebraic metrology: Pretty good states and bounds
我们研究量子精密测量使用李代数方法的一类哈密顿量，包括本地和最近邻相互作用哈密顿量。使用这个李代数公式，我们确定并构建高度对称的状态，承认海森堡标度在没有噪声的情况下，在精度，并调查其性能存在噪声。为此，我们进行了数值标度分析，并推导出上界的量子费舍尔信息。
2015-08-25 quant-ph
Correlation-enhanced metrology from scrambling dynamics in a solid-state spin system
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）
通过工程化固态核自旋系统的混沌动力学，关联数千个自旋，利用新发展的scramblon理论，实现量子Fisher信息和信号响应的指数标度，信号响应增强33(2) dB，总计量增益18(1) dB，相位灵敏度40(3) μrad。
2026-07-01 quant-ph
Quantum metrology timing limits of biphoton frequency comb
本研究以双光子频率梳为探测态探究量子计量计时极限，推导得与频率模式数二次相关的量子克拉美-罗界，验证理想条件下两类HOM干涉法可达该界，并指出实际中增模式数、用光谱分辨测量可提升计时精度。
2024-10-22 quant-ph
Quantum jump metrology in a two-cavity network
量子精密测量利用量子物理学的性质来提高测量精度。在干涉测量中，这通常通过在执行单次测量以揭示关于未知参数的信息之前演化高度纠缠的量子态来实现。虽然这通常是最佳方法，但除了最小的状态之外，所有状态的实现仍然极具挑战性。另一种方法是量子跳跃计量学[L. A. Clark等人，Phys. Rev. A 99，022102（2019）]，其通过连续监测开放量子系统来推断信息，同时在量子反馈的帮助下诱导相位相关的时间相关性。采用这种方法在这里，我们分析测量的相对相位在两个腔的光网络与量子反馈的激光脉冲的形式。结果表明，该方法不需要复杂的量子态就可以超越标准量子极限，同时具有可扩展性，比以往的相关方案更实用。
2023-01-05 quant-ph
Noise-Resilient Quantum Metrology with Quantum Computing
本文提出利用量子计算机直接处理量子数据以优化抗噪声量子计量，通过金刚石氮-空位中心实验和超导量子处理器模拟验证了该方法能提高传感精度与灵敏度，克服经典数据加载瓶颈。
2025-11-05 quant-ph
Steering-enhanced quantum metrology using superpositions of noisy phase shifts
量子操纵是量子信息理论中的一个重要关联。最近的工作[国家通讯社。12，2410（2021）]表明量子操纵对于量子精密测量也是有用的。在这里，我们将转向增强的量子精密测量的探索从单个无噪声相移扩展到噪声相移的叠加。作为具体的例子，我们考虑一个控制系统，操纵一个目标系统通过一个叠加的去相位或去极化相移通道。我们表明，使用这种叠加的噪声相移可以抑制噪声的影响，提高计量。此外，我们还在IBM Quantum Experience上实现了移相相移叠加的原理验证实验，证明了计量学的明显改进。
2023-02-25 quant-ph
The best Fisher is upstream: data processing inequalities for quantum metrology
我们将经典的数据处理不等式应用到量子精密测量中，以表明操纵来自量子测量的经典信息不能帮助估计编码在量子态中的参数。我们进一步推导了一个量子数据处理不等式，证明了量子数据的相干操作也不能提高估计的精度。此外，我们评论必要的假设，以达到这些不平等，以及如何可以避免提供见解的增强程序是不能证明是错误的。
2014-04-11 quant-ph
Quantum metrology out of equilibrium
我们解决开放量子系统的平衡，作为有效的量子探针，其环境的特性。我们讨论的参数驱动的退相演化的探针的估计方案，然后专注于量子比特，建立之间的关系的量子费舍尔信息和剩余的相干性的探针。最后，我们将我们的研究结果的玻色子环境的欧姆参数的特性。
2019-05-12 quant-ph
PhD thesis: Modes, States, and Symmetries in quantum Optics for quantum Information and Metrology
Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；Laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques（物质与量子现象实验室）
该博士论文提出统一框架分析量子光学中模式、态、对称性对量子信息处理与计量资源的决定作用，研究时-频自由度、纠缠、干涉场景及超选择定则，深化量子光学基础理解。
2026-10-30 quant-ph
Interpreting Quantum Discord in Quantum Metrology
多体量子系统显示出不允许经典解释的性质。特别是，即使是非纠缠态也可以享受一种称为量子不和谐的量子关联。我讨论了最近的一些结果的作用，量子不和谐的计量学。给定干涉相位估计协议，其中哈密顿量最初是未知的实验，量子不和谐的探测状态量化的最小精度的估计。这提供了一个广泛研究的信息理论量的物理解释。
2015-11-03 quant-ph
Quantum metrology beyond the Quantum Cramér-Rao theorem
量子估计中的一个常见假设是，未知参数标记了系统的可能状态，而它既不影响结果的样本空间，也不影响旨在提取参数本身信息的测量。这个假设对于证明量子克拉美-拉奥定理和引入量子费舍尔信息作为任何可能测量的费歇尔信息的上界是至关重要的。然而，存在相关的估计问题，其中该假设不成立，并且应当开发替代方法来找到量子测量的精确度的真正最终界限。我们调查的物理情况下，有一个内在的依赖性的测量策略的参数，并发现量子增强测量可能比以前认为的更精确。
2017-01-17 quant-ph
No-signaling bounds for quantum cloning and metrology
超光速通信的不可能性是物理学的一个基本原理。在这里，我们表明，这一原则的基础性能的几个基本任务，在量子信息处理和量子精密测量。特别是，我们推导出严格的概率克隆和超复制，符合相应的最佳可实现的并行性和速率的无信号范围。在量子精密测量的背景下，我们推导出海森堡极限从无信号原理的某些情况下，包括参考系对齐和极大似然状态估计。我们阐述了渐近相位协变克隆和相位估计的等价性，为不同的品质因数。
2015-05-05 quant-ph
