Ultimate precision of joint parameter estimation under noisy Gaussian environment
多参数量子估计理论的主要问题是找到一个超越标准量子极限的最终测量方案，每个准经典估计测量都受到标准量子极限的限制。虽然，在一些没有环境噪声的特定量子协议中，多参数量子估计的最终灵敏度可以超过标准量子极限。然而，由于环境波动的不可避免的存在，噪声的存在限制了精度的提高。在这里，我们讨论了高斯量子资源的使用背后的动机，以及它们在现实噪声下达到标准量子极限的优势。在这种情况下，我们的工作的目的是探索精度的最终限制，同时估计的一对参数，其特征在于位移通道作用于高斯探针和开放的动态。更准确地说，我们专注于一个一般的双模混合压缩位移热态，在减少它的各种高斯探测状态，如：双模纯压缩真空，双模纯位移真空，双模混合位移热，双模混合压缩热。为了研究最终的估计精度，我们评估了HCRB在各种情况下的上界和下界。我们发现，当双模纯压缩真空和双模混合压缩热纠缠态作为探测态时，HCRB的上、下界在噪声环境下都超过了标准量子极限.
2022-03-18 quant-ph
Ultimate precision limit of SU(2) and SU(1,1) interferometers in noisy metrology
考虑了SU（2）和SU（1，1）干涉仪中的量子费舍尔信息（QFI），指出仅用QFI计算是高估了量子干涉仪的计算结果。一般情况下，相位估计是一个双参数估计问题，需要用到量子费舍尔信息矩阵（QF）。在本文中，我们从理论上推广的模型，由Quarser等[自然物理7，406（2011）]的QONS情况下的噪声和研究的最终精度极限的SU（2）和SU（1，1）干涉仪的光子损失，因为光子损失作为一种非常常见的噪声可能会发生在相位测量过程中。以相干态和压缩真空态为例，数值分析了被高估的QFI随损耗系数的变化，发现了QFI的消失和恢复现象。
2023-02-20 quant-ph
The ultimate precision limits for noisy frequency estimation
量子精密测量协议允许超过经典统计学的典型精度限制。然而，近年来，已经制定了不可行定理，该定理指出，典型形式的不相关噪声可以将量子增强限制为常数因子，从而将误差限制为标准渐近标度。特别是，这是时间齐次（Lindbladian）退相的情况下，更一般地说，所有的半群动力学，包括相位协变项，与系统的哈密尔顿。我们表明，标准标度可以超越时的动力学不再是由一个半群，并成为时间非齐次。在这种情况下，最终精度由系统短期行为决定，当表现出自然芝诺状态时，会导致非标准的渐进分辨率。特别是，我们证明了相关的噪声功能决定的精度是违反了在短时间尺度的半群属性，而非马尔可夫性不起任何特定的作用。
2015-11-09 quant-ph
Ultimate precision bound of quantum and sub-wavelength imaging
我们确定了量子成像的最终潜力，用于提高远场，衍射限制，线性成像设备内的近轴近似的分辨率。首先，我们证明了估计两个点状源之间的分离的问题等价于估计两个有损玻色子信道的损耗参数，即，两个分束器的透射率。利用这种表示，我们建立了在任意量子态中分辨两个点源的最终精度界，并对两个热源的具体情况给出了一个简单的公式。我们发现，根据标准的量子限制的精度范围与收集的光子数。然后，我们确定的源，其分离可以最佳估计，发现量子相关源（纠缠或不和谐）可以在亚瑞利尺度超分辨。我们的研究结果设定了任何现在或未来成像技术的上限，从天文观测到显微镜，这是基于量子探测以及源工程。
2016-09-14 quant-ph
The ultimate bounds to precision of atomic clock frequency measurement techniques
Dipartimento di Fisica “Aldo Pontremoli”, Università degli Studi di Milano（米兰大学物理系“阿尔多·蓬特罗利”）；INFN Sezione di Milano（意大利国家核物理研究所米兰分部）；Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica, INRIM（意大利国家计量研究所）
研究原子能级间跃迁频率估计的量子极限，比较Rabi、Ramsey和CPT技术的测量精度，证明Rabi和Ramsey方案可达到最小不确定性，而CPT方案通过测量能级间相干性进一步提升精度。
2025-01-29 quant-ph
Optimal quantum spectroscopy using single-photon pulses
University of Warwick（华威大学）；University of Nottingham（诺丁汉大学）；Università di Parma（帕尔马大学）
研究单光子脉冲在量子发射体光谱学中的最优精度，发现线宽估计精度与发射体哈密顿量无关，而调谐偏差估计精度则不同，并确定最优脉冲形状。
2025-10-09 quant-ph
Ultimate sensitivity of precision measurements with Gaussian quantum light : a multi-modal approach
多模高斯量子光（包括多模压缩光和多体正交纠缠光）是一种非常普遍和强大的量子资源，在量子信息处理和计量学中具有广阔的应用前景。在本文中，我们确定最终的敏感性在任何参数的估计时，这个参数的信息被编码在这样的光，无论信息提取协议中使用的估计和测量的可观察。此外，我们表明，一个适当的零差检测方案，使我们能够达到这一最终的灵敏度。我们表明，对于一组给定的可用量子资源，最经济的方式来最大限度地提高灵敏度是把最压缩的状态在一个良好的定义光模式。这意味着不可能利用其他模式中压缩涨落的存在，也不可能利用不同模式之间的量子关联和纠缠。
2011-10-07 quant-ph
Structured optical receivers to attain superadditive capacity and the Holevo limit
当经典信息通过量子信道发送时，达到信道容量的最终极限要求接收器在长码字块上进行联合测量。对于纯状态信道，我们构造了一个接收器，可以通过对接收到的量子码字应用单次么正变换，然后在单调制符号状态空间上同时（但可分离）进行投影测量来达到最终容量。我们研究了有损玻色子信道上光子信息有效通信的极限。基于我们的一般结果的纯态量子信道，我们展示了一些第一个具体的例子的代码和结构的联合检测光接收器，可以实现从根本上更高的（超加性）比传统的接收器，单独检测每个调制符号的信道容量。
2011-01-07 cs.IT math.IT quant-ph
Quantum enhanced estimation of a multi-dimensional field
我们提出了一个框架，对应于非交换幺正生成元的多个参数的量子增强估计。我们的形式主义提供了一个配方的同时估计的所有三个组成部分的磁场。我们提出了一个探测状态，超过了估计的三个组件单独的精度和讨论的测量接近达到量子极限。我们的研究还揭示了过多的量子纠缠可能不利于实现量子精密测量中的海森堡标度。
2015-07-10 quant-ph
General framework for estimating the ultimate precision limit in noisy quantum-enhanced metrology
表征动态过程的参数的估计是科学和技术的核心。估计误差随着实验中采用的资源的数量N（其可以量化例如探测的数量或探测能量）而变化。通常，它的比例为1/N^（1/2）。对于无噪声过程，量子策略可以将精度提高1/N^（1/2）。对于有噪声的过程，通常不知道是否以及何时可以实现这种改进。在这里，我们提出了一个一般的框架，获得可达到的和有用的下限的最终限制精度在嘈杂的系统。我们将此约束应用于有损耗的光学干涉测量和原子光谱中的存在的失相，表明它捕获的主要特征的过渡从1/N到1/N^（1/2）的行为N增加，独立于初始状态的探针，甚至使用自适应反馈。
2012-01-09 quant-ph
Ultimate precision: Gaussian parameter estimation in flat and curved spacetime
相对论性量子精密测量提供了一个最佳的策略，在平坦和弯曲的时空量子场编码的参数估计。这些参数通常对应于感兴趣的物理量，例如适当的时间，加速度，重力场强度，以及其他时空参数。这些参数的精确估计可以在重力仪、时空探测器和引力波探测器等方面得到新的应用。以前在这个方向上的工作只考虑纯探测态。然而，在现实情况下，探测状态是混合的。在本文中，我们提供了一个框架内的量子场论的混合单模和双模高斯态的最佳精度范围的计算。这使得估计的时空参数的情况下，场状态最初是在有限的温度。
2017-05-23 quant-ph
Ultimate precision of joint quadrature parameter estimation with a Gaussian probe
Holevo Cramér Rao界是状态参数估计的均方误差之和的下界。我们提供了一种方法来计算Holevo-Cramér-Rao界的正交平均参数的高斯状态的估计制定的问题作为一个半定规划。在这种情况下，界限是紧的;它是通过纯粹的高斯测量获得的。我们考虑一个对称双模压缩热态的例子，其中一个模经历一个未知的位移。我们计算的Holevo Cramér-Rao界联合估计的共轭参数为这个位移。最佳测量是不同的，取决于状态是纠缠的还是可分离的。
2018-01-19 quant-ph
Scrambling for precision: optimizing multiparameter qubit estimation in the face of sloppiness and incompatibility
本文通过引入可调置乱操作研究多参数量子比特估计中松弛性与不相容性的关系，并利用解析优化给出缓解约束、提升估计精度的策略。
2025-03-11 math-ph math.MP quant-ph
Attaining Quantum Sensing Enhancement from Monitored Dissipative Time Crystals
Università degli Studi di Milano（米兰大学）；Khalifa University of Science and Technology（哈利法科技大学）；University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）；Scuola Normale Superiore（比萨高等师范学院）；Università di Parma（帕尔马大学）；INFN—Sezione di Milano-Bicocca（意大利国家核物理研究所米兰-比科卡分部）
本文研究通过连续监测开放量子系统中的耗散时间晶体相来实现量子增强参数估计，推导了边界时间晶体的全局量子Fisher信息率，并推广到横向集体退相位模型，展示了超经典标度及其在非理想检测下的鲁棒性。
2026-05-25 cond-mat.other cond-mat.stat-mech quant-ph
Ultimate tradeoff relation of quantum precision limits in multiparameter linear measurement
Hangzhou Dianzi University（杭州电子科技大学）；Zhejiang Key Laboratory of Quantum State Control and Optical Field Manipulation, Hangzhou Dianzi University（杭州电子科技大学量子态调控与光场操纵浙江省重点实验室）
本文研究多参数线性测量对经典单色信号的精度限制，建立量子估计精度的终极权衡关系，揭示Heisenberg不确定性原理下的精度依赖性，并提出最优测量协议的必要条件。
2026-08-04 gr-qc physics.optics quant-ph
Probabilistic metrology defeats ultimate deterministic bound
量子增强测量利用量子力学效应提供物理变量的超精确估计，用于先进技术，如原子钟的频率校准、引力波检测和生物传感。量子精密测量研究在给定一定量的资源（例如探针系统的数量）和限制（例如有限的交互时间，或应对不可避免的噪声存在）的情况下估计精度的基本限制。在这里，我们表明，即使在存在噪声的情况下，概率测量策略（有一定的失败或放弃的概率）可以提供一个成功的结果，估计精度，违反了确定性的界限。这建立了新的最终量子精密测量极限。对于探针系统的本地移相，我们量化这样的精度限制作为一个功能的故障的概率，可以容忍。我们表明，弃权的可能性可以大大降低噪音的不利影响。
2014-07-25 quant-ph
Kramers-Kronig relations and precision limits in quantum phase estimation
任何测量的最终精度都取决于实现观察的物理过程。量子精密测量的方法现在已经成功地建立了噪声信道上相位测量的可实现精度的界限。特别是，他们证明了如何海森堡标度的精度不能在这些条件下实现。在这里，我们讨论了如何在存在损失的最终约束有一个物理动机的Kramers-Kronig关系，我们展示了他们如何链接的相位估计的精度上的损失参数。
2021-07-22 quant-ph
Ultimate Precision of Adaptive Noise Estimation
假设量子力学允许的最一般的策略，我们考虑量子信道中噪声参数的估计。这是基于无限纠缠和任意量子操作的开发，使得信道输入可以交互地更新。在这个一般的情况下，我们画了一个新的量子精密测量和隐形传态之间的联系。事实上，对于任何传送协变信道（例如，泡利，擦除，或高斯信道），我们发现，自适应噪声估计不能击败标准的量子限制，与量子费舍尔信息被确定的信道的Choi矩阵。作为一个例子，我们建立了最终精度估计多余的噪声在热损耗信道，这是至关重要的量子密码。由于我们的一般方法适用于任何功能，这是单调的跟踪保持映射，它可以被应用到简化其他自适应协议，包括那些量子信道歧视。设定噪声估计和鉴别的极限为探索量子传感、成像和断层扫描的边界铺平了道路。
2017-03-15 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Attaining Fundamental Limits of Multiparameter Incoherent Optical Imaging Using Joint-Detection Quantum Measurements
Wyant College of Optical Sciences, University of Arizona（亚利桑那大学怀特光学科学学院）；Clarendon Laboratory, University of Oxford（牛津大学克拉伦登实验室）；Physical Sciences and Systems, Raytheon BBN（雷神BBN物理科学与系统部门）；Department of Electrical and Computer Engineering, University of Maryland（马里兰大学电气与计算机工程系）
该研究针对深亚衍射非相干成像问题，推导其量子估计极限，发现可分测量的NH界与Helstrom界存在差距，提出联合探测接收机可渐近达到Helstrom界，且SPADE是近最优可分测量策略。
2026-08-21 quant-ph
Quantum parameter estimation with general dynamics
在量子精密测量和一般的量子参数估计中的主要任务之一是找出在给定资源和达到该精度的设计方案的情况下可实现的最高精度。在本文中，我们提出了量子参数估计的一般框架，该框架将最终精度限制直接与底层动力学联系起来。在这个框架下，我们提出了系统的方法来计算最终的精度限制和最佳的探针状态。我们进一步证明了权力的框架推导出一个充分条件时，辅助系统是没有用的，以提高精度限制。
2016-05-20 quant-ph
Ultimate precision limit of noise sensing and dark matter search
暗物质的性质是未知的，需要系统的研究。对于轴子暗物质来说，这样的搜索依赖于找到由暗物质和微波晕圈之间的弱耦合产生的微弱随机噪声。我们将此过程建模为一个量子信道，并推导出噪声检测的基本精度极限。基于双模压缩真空的纠缠辅助策略被证明是最优的，而单模压缩真空的最优性被发现仅限于无损情况。我们提出了一个“零”的测量（压缩和光子计数），以实现最佳性能。就扫描速率而言，即使强度为20分贝，单模压缩仍然低于真空极限，这是通过对真空输入进行光子计数实现的;而双模压缩真空提供了超过真空极限的大且接近最佳的优势，因此不再需要更多的奇异量子资源。我们的结果突出了纠缠辅助和微波光子计数在暗物质搜索中的必要性。
2023-03-26 hep-ex hep-ph quant-ph
What determines the ultimate precision of a quantum computer?
量子纠错（QEC）码使用$N_{\rm c}$量子比特来构造一个比原始“物理”量子比特质量更好的“逻辑”量子比特。QEC理论预测，如果物理量子位的故障概率$p$低于某个阈值$p<p_{\rm th}$，则逻辑量子位的故障概率$p_L$随$N_{\rm c}$呈指数下降。特别是QEC定理意味着逻辑量子比特可以通过简单地增加$N_{\rm c}$来任意精确。在这封信中，我们寻找的物理机制，位于QEC定理的假设之外，并设置一个限制$η_{\rm L}$的逻辑量子比特的精度（无关$N_{\rm c}$）。$η_{\rm L}$直接控制在逻辑量子状态被随机化之前可以执行的操作$\propto 1/η_{\rm L}^2$的最大数量，因此可以考虑量子线路的深度。我们确定了一种类型的错误-沉默的稳定器故障-作为有限的$η_{\rm L}$负责的机制，并讨论其可能的原因。以拓扑表面码为例，我们证明了一个局部事件可以引起逻辑量子比特的失效，而与$N_c$无关。
2019-04-12 quant-ph
Ultimate Precision of Direct Tomography of Wave Functions
与标准量子态层析成像相比，直接层析成像寻求对特定位置处的波函数的复值的直接访问（即，固定基础上的膨胀系数）。它最初是作为弱测量的一种特殊情况提出的，它可以推广到任意的测量装置。我们将“量子精密测量”的思想推广到复值相位的估计，并将其应用于波函数的直接层析成像。事实证明，重新制定可以帮助我们很容易地找到有效的估计的最佳测量。我们进一步提出了两种不同的测量方案，最终接近海森堡极限。在第一种方案中，被测系统的系综被复制，并在测量开始前对复制的系综进行时间反演变换。在另一种方法中，指针是在特殊的纠缠态中制备的，既可以是类GHZ最大纠缠态，也可以是对称Dicke态。在这两种方法中，参数的实部估计与拉姆齐型干涉，而虚部估计的振幅测量。
2019-11-18 quant-ph
Precision limits of tissue microstructure characterization by Magnetic Resonance Imaging
活组织中微观结构的表征是诊断病理学早期阶段和理解疾病机制的关键之一。然而，基于微结构细节提取关于生物标志物的可靠信息仍然是一个挑战，因为可以用非侵入性磁共振成像（MRI）分辨的特征的尺寸比相关结构大几个数量级。在这里，我们从量子信息理论推导出通过MRI探测水分子扩散来获得这些细节的最终精度极限。我们表明，已经可用的MRI脉冲序列可以进行优化，以达到最终的精度限制，通过选择控制参数，是唯一确定的预期大小，扩散系数和自旋弛豫时间$T_{2}$。通过达到每次测量的最终精度极限，与现有技术相比，测量次数和总采集时间可能会大幅减少。因此，这些结果将使MRI能够进一步揭示丰富的诊断信息。
2019-12-27 physics.med-ph q-bio.QM quant-ph
On quantum limit of optical communications: concatenated codes and joint-detection receivers
当经典的信息是在一个信道上发送的量子状态调制字母，如自由空间光（FSO）信道，达到最终（Holevo）限制信道容量需要接收机进行联合测量长码字块。在最近的工作中，我们展示了一种纯状态信道的接收器，该接收器可以通过在接收到的码字状态上应用单次光学（酉）变换，然后在单调制符号状态空间上同时（但可分离）投影测量来达到最终容量。在本文中，我们研究的最终权衡光子效率和光谱效率的FSO信道。基于我们的一般结果的纯态量子信道，我们展示了一些第一个具体的例子的代码和实验室可实现的联合检测光接收器，可以实现从根本上更高的（超加性）的信道容量比接收器，物理检测每个调制符号一次一个，是由所有传统的（相干或直接检测）光接收器。
2011-02-09 cs.IT math.IT quant-ph
Attaining the quantum limit of super resolution in imaging an object's length via pre-detection spatial mode sorting
最近的工作考虑了估计两个点对象之间的距离的精度的最终（量子）极限。结果表明，当目标高度亚瑞利分离时，量子极限与理想连续统像面直接探测的性能差距最大，而探测前的模式分选可以达到量子极限。在这里，我们扩展到一个更一般的问题，估计长度的非相干辐射扩展（线）对象。我们发现，正如所期望的瑞利准则，费舍尔信息（FI）每积分光子消失在理想的像面直接检测的小长度的限制。相反，对于厄米-高斯（HG）预检测模式分类器，该归一化FI不随着对象长度的减小而减小，类似于两点对象的情况。然而，与在两个对象的问题，FI每光子的两种检测策略逐渐减少，因为对象的长度大大超过瑞利极限，由于相对低效的信息所提供的光子从附近的中心发出的对象的长度。我们评估了每单位积分光子的量子费舍尔信息，发现HG模式分类器在物体长度的所有值上都精确地达到了这个极限。此外，简单的二进制模式分类器在高度亚瑞利长度下保持全模式分类器的优点。除了这个FI分析，我们量化的长度估计的实际均方误差方面的改善。最后，我们考虑了不完美模式排序的影响，并表明相对于直接检测的性能改进在子Rayleigh长度范围内是鲁棒的。
2018-01-19 physics.optics quant-ph
Tight Cramér-Rao type bounds for multiparameter quantum metrology through conic programming
针对多参数量子计量中最优不相关测量策略难寻的问题，提出统一的锥规划框架可计算紧的精度界，并开发高效算法算出极限精度界的上下界，数值验证了与已有界的差距。
2023-08-22 quant-ph
Fast measurement of group index variation with ultimate precision using Hong-Ou-Mandel interferometry
针对基于HOM干涉测量法的光延迟测量耗时问题，通过优化光子对生成用1毫米PPKTP晶体长度，实现每厘米样品长度约6.75×10⁻⁶的群折射率测量精度（较此前提升超400%），并验证了200℃范围内PPKTP群折射率变化的百万分之一精度测量。
2024-12-02 physics.optics 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
Achieving quantum precision limit in adaptive qubit state tomography
量子态层析成像的精度极限问题不仅在实际应用中具有重要意义，而且在基础研究中也具有重要意义。然而，很少有人知道这个问题在多参数设置，即使在理论上由于不兼容的观测之间的微妙的信息权衡。在量子比特的情况下，理论上的精度极限是由Hayashi以及Gill和Massar确定的，但在实验中达到精度极限仍然是一项具有挑战性的任务。在这里，我们报告的第一个实验，实现了这种精度限制的自适应量子态层析光学偏振量子比特。在我们的实验中采用的两步自适应策略是非常容易在实践中实现。然而，它在优化大多数具有实际意义的品质因数方面却令人惊讶地强大。我们的研究可能对多参数量子估计问题，如量子精密测量有重要意义。同时，从信息论的角度对互补原理和不确定性关系的理解也有一定的促进作用。
2016-02-28 quant-ph
Heisenberg-Limited Quantum Metrology without Ancillae
该研究针对实际场景中无无噪声辅助量子比特的量子计量性能不明的问题，提出衔接量子计量与量子信道渐近理论的新框架，证明了重复应用待估信道时有无交错幺正控制下达到海森堡极限的充分条件，并设计了显式识别控制操作的算法。
2025-10-01 quant-ph
True Limits to Precision via Unique Quantum Probe
来自复合系统的量子仪器允许比经典仪器更高的测量精度，这是由于N个分量（自旋、原子或光子）之间保持了相干性。困扰现实世界设备的退相干可能是粒子损失，或热激发和弛豫，或由于外部噪声源而引起的失相-也可能是由于先前的参数不确定性。所有这些不利地影响时间、相位或频率的精确估计。我们开发了一种新的技术，揭示了N个量子比特的唯一最佳探测状态，以及上述这些噪声类型的局部和集体机制下的精度的新的严格界限。对于数值方法失效的大型量子系综，问题通过类比简化为在势阱中寻找一维粒子的基态;势阱的形状由退相干的类型和强度决定。的形式主义是适用于原型马赫-曾德尔和拉姆齐干涉仪，发现现实世界的仪器的最终性能。
2014-02-03 math-ph math.MP quant-ph
Optimal estimation of losses at the ultimate quantum limit with non-Gaussian states
我们解决的玻色子信道的任意信号探测的损失参数的估计。与最优高斯探测器不同，它可以渐近地达到最终的精度上界，无论是非常小的或非常大的损失，我们证明了Fock状态在任何固定的光子数饱和的任何值的损失无条件的边界。在低能量探测器的相关制度，我们证明了第一个低躺Fock态的叠加产生的绝对改善任何高斯探测。这样的少光子态可以相当普遍地被重铸为去高斯化的光子减去态的截断。
2009-04-23 cond-mat.other hep-th math-ph
Optimal Strategies of Quantum Metrology with a Strict Hierarchy
量子精密测量的主要任务之一是在给定资源的情况下达到最终的精度极限，其中资源不仅是查询的数量，更重要的是允许的策略。对于相同数量的查询，对策略的限制约束了可达到的精度。在这项工作中，我们建立了一个系统的框架，以确定不同的家庭的战略，包括并行，顺序，和不确定因果顺序的策略的最终精度限制，并提供了一个有效的算法，确定一个最佳的战略家庭正在考虑的战略。我们的框架，我们表明存在一个严格的层次结构的精度限制不同的家庭的战略。
2023-02-18 quant-ph
High Precision Multi-parameter Weak Measurement with Hermite-Gaussian Pointer
该研究借助高阶厄米-高斯指针和量子Fisher信息矩阵构建多参数弱测量方案，理论上精度提升√(2n+1)倍，可通过最大似然估计和零差法逼近极限，还给出了原理验证装置以探索精密计量应用。
2023-10-10 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Quantum limits to mass sensing in a gravitational field
我们解决的问题，估计质量的量子粒子在引力场，并寻求最终的界限，以精确的量子有限的检测方案。特别是，我们研究的字段上实现的灵敏度和解决的问题，量子化的探测状态是否可以提供一个精确的增强。最终的精度界限量化的相应的量子费舍尔信息。我们的结果表明，没有经典极限的状态比半经典的表现更好，并存在一个非平凡的相互作用之间的外场和统计模型。更强的磁场通常导致更好的精度，除了在自由下落系统的情况下的位置测量。
2016-12-19 gr-qc quant-ph
Ultimate Quantum Precision Limit at Colliders: Conditions and Case Studies
本文研究对撞机实验通过经典可观测量达到量子精度极限的条件，并展示在特定相空间区域中经典Fisher信息可渐近饱和QFI，但电偶极矩除外。
2025-12-16 hep-ex hep-ph quant-ph
Quantum metrology of electric and magnetic dipole moments: ultimate limits and optimal regimes
Università di Modena e Reggio Emilia（摩德纳与雷焦艾米利亚大学）；CNR-Istituto di Nanoscienze（国家研究委员会纳米科学研究所）；Università degli Studi di Milano（米兰大学）；INFN, Sezione di Milano（意大利国家核物理研究所米兰分部）
研究量子系统中电偶极矩和磁偶极矩的极限估计精度，分析三种量子探针策略，发现正交偶极矩配置可联合估计，平行配置仅能估计单一参数组合。
2026-06-24 quant-ph
Quantum metrology of mixed states via purification
Perimeter Institute for Theoretical Physics（Perimeter理论物理研究所）；University of Waterloo（滑铁卢大学）
针对多参数量子计量学的根本挑战，本文基于量子态纯化提出 QCRB 和 HCRB 的新形式，利用随机纯化信道与个体测量实现对任意混合态的 HCRB 或两倍 QCRB 的渐近逼近。
2026-08-11 math.ST quant-ph stat.TH
Approaching the Ultimate Limit of Quantum Multiparameter Estimation by Many-Body Physics
National University of Singapore（新加坡国立大学）
本文提出利用多个独立同分布量子对象的物理测量方案，接近量子多参数估计的Holevo-Nagaoka界，通过与玻色辅助粒子的相互作用和辅助粒子的通用动态测量，提供实现极限精度的实验设置描述。
2026-08-17 quant-ph
Achieving the ultimate quantum timing resolution
精确的时延测量是许多现代技术的核心。在这里，我们提出了一个时间模式解复用方案，实现了最终的量子精度的时间质心，时间偏移，并在单光子水平的超短脉冲的非相干混合物的相对强度的同时估计。我们实验解决时间间隔小于十倍的脉冲持续时间，以及不平衡的强度不同的一个因素的$10^{2}$。这代表了比基于强度检测的最佳标准方法多一个数量级的改进。
2020-09-02 quant-ph
Power of One Bit of Quantum Information in Quantum Metrology
我们构造了一个量子精密测量的模型，该模型受到单量子比特确定性量子计算（DQC 1）的启发。仅使用一个纯量子位与$l$完全混合量子位一起，我们获得了标准量子极限下的测量精度，这通常是使用相同数量的完全纯态中的不相关量子位获得的。使用额外的量子位可以超过标准量子限制，这只会增加少量的纯度。我们表明，在最终状态的不和谐消失，只有在极限的参数估计达到无限的精度。
2015-04-10 quant-ph
Fluctuation-enhanced quantum metrology
量子技术实用化的主要障碍是噪声，噪声会引起量子退相干，破坏量子技术潜在的量子优势。场的涨落引起系统的退相，是最常见的噪声之一，被广泛认为对量子技术有害。在这里，我们表明，与传统的信念相反，波动可以用来提高精度限制在量子精密测量的各种参数的估计。具体来说，我们表明，对于一个领域的方向和旋转频率的估计，在波动的存在下实现的精度甚至可以超过下的酉动力学已被广泛认为是最终的限制下实现的最高精度。我们提供了明确的协议，它采用自适应量子纠错，以实现更高的精度限制与起伏的领域。我们的研究为研究噪声在量子精密测量中的作用提供了一个全新的视角。它还为超越极限的更高精度打开了大门。
2020-03-29 quant-ph
The ultimate physical limits to reversibility
我们认为，如果为了逆转一个物体的动力学，我们需要能够以足够的精度跟踪它，那么我们可以逆转其动力学的物体的大小有一个上限-即使使用宇宙中所有可用的资源。使用全息原理的约束，并将宇宙视为最终的量子计算机，我们表明，如果我们想逆转自时间开始以来进化的物体的动力学，它的半径不能超过10微米。如果这种计算是不可逆的，那么对象必须小得多。这对最小可能的量子测量设备的尺寸设置了下限。
2016-04-12 quant-ph
Ultimate phase estimation in a squeezed-state interferometer using photon counters with a finite number resolution
光子计数测量被认为是压缩态干涉术中相位估计的最佳测量方案，因为经典Fisher信息等于量子费舍尔信息，并且对于给定的输入光子数$\bar{n}$标度为$\bar{n}^2$。然而，它需要具有足够大的分辨率阈值的光子数分辨探测器。在这里，我们表明，收集$N$光子探测事件$N$的分辨率阈值$\sim \bar{n}$可以导致最终的估计精度超出散粒噪声限制。一个解析公式已被推导出，以获得最佳的Fisher信息的缩放。
2018-01-02 quant-ph
Sensing rotations with multiplane light conversion
本文结合光的轨道角动量与多平面光转换，实验制备达到量子 Cramér-Rao 界极限精度的量子态并实现任意空间模式酉变换，用于估计一般旋转的三个参数。
2023-01-24 quant-ph
The walker speaks its graph: global and nearly-local probing of the tunnelling amplitude in continuous-time quantum walks
我们解决连续时间量子行走图，并讨论是否以及如何量子限制的测量上的步行者可以提取信息的节点之间的隧道振幅的图形。对于几个显着的家庭的图，我们评估最终的量子绑定到精度，即我们计算的量子费舍尔信息（QFI），并评估不完整的测量，即测量上的一个子集的图的节点的性能。我们还优化了QFI在步行者的初始准备，并找到最佳的测量实现在每种情况下的最终精度。随着图的拓扑结构的改变，连通性和可实现的精度之间的非平凡的相互作用被揭示出来。
2019-01-14 quant-ph
Revealing precision bounds on neutrino oscillation parameters with quantum estimation theory
Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）
应用量子估计理论到中微子振荡，通过计算量子Fisher信息矩阵，推导出典型反应堆和长基线加速器实验中振荡参数的量子Cramér-Rao界限，为未来实验提供理论精度基准。
2026-06-29 hep-ph quant-ph
Achieving the Multi-parameter Quantum Cramér-Rao Bound with Antiunitary Symmetry
本文提出利用反幺正对称性优化参数编码策略，通过两类量子统计模型实验证明多参数估计可同时达到量子Cramér-Rao界且精度至少提升两倍。
2024-11-22 quant-ph
Experimental optical phase measurement approaching the exact Heisenberg limit
量子资源的使用可以提供超出散粒噪声极限（SNL）的测量精度。从头光学相位测量的任务-一个完全未知的相位的估计-已经被实验证明精度超过SNL，甚至像最终的边界，海森堡极限（HL），但与开销因素缩放。然而，现有的方法还没有能够-甚至在原则上-以达到最佳的精度，饱和的HL准确。在这里，我们展示了一个计划，以实现真正的HL相位测量，使用三种技术的组合：纠缠，相移的多个采样，和自适应测量。我们的实验演示方案使用两个光子量子位，一个双通，因此，对于一个成功的符合检测，光子通过的数量是$N=3$。我们实现的精度在HL的$4\%$范围内，超过了理论上使用$N=3$的简单技术可实现的最佳精度。这项工作代表了计量学极限的基本成就，该方案可以扩展到更高的$N$和其他物理系统。
2019-05-02 quant-ph
Exploring the ultimate limits: Super-resolution enhanced by partial coherence
由量子费舍尔信息定义并相对于检测概率归一化的形成部分相干叠加的两个基本信号的分离的分辨率总是受到非相干混合物的分辨率的限制。然而，当以受控的方式制备部分相干叠加时，精度可以提高到高于该极限的几个数量级。相干性还允许将关于各种参数的信息分类到不同的通道中，如通过与反相叠加相关联的分离参数和与同相叠加相关联的质心位置所证明的。
2021-03-12 physics.optics quant-ph
Squeezed vacuum as a universal quantum probe
我们解决了高斯态探测的双线性哈密顿量的局域量子估计。我们评估了相关的量子费舍尔信息（QFI），并推导出最终的精度上界。在最大化QFI后，我们发现单模和双模压缩真空代表了一类最优和普遍的探测态，在探测器的总能量方面达到了所谓的海森堡极限。我们明确地获得了最佳的可观测的对称对数导数的基础上，还发现零差检测辅助贝叶斯分析可以实现估计的压缩与接近最佳的灵敏度在任何工作制度。此外，通过与全局优化测量结果的比较，我们发现高斯态是有效的资源，它允许使用当前技术可行的测量方案实现量子力学施加的最终精度。
2008-09-28 quant-ph
Kinetic Uncertainty Relation in Collective Dissipative Quantum Many-Body Systems
The University of Tokyo（东京大学）
本文提出集体耗散量子多体系统中的动能不确定性关系，通过平均场近似推导出相对波动的下界，并验证了集体相互作用对精度提升的作用。
2026-04-07 quant-ph
Bounding Quantum Advantages in Postselected Metrology
本文推导了后选择计量学中量子优势的界限，建立了与弱值优化的联系，并提出了一种达到该界限的方案，证明正准概率分布也能实现异常大的精度提升。
2022-01-19 quant-ph
