Angular displacements estimation enhanced by squeezing and parametric amplification
本文从理论上研究了一种改进的马赫-曾德尔干涉仪（MZI）的角位移估计方法，该干涉仪是在标准MZI的两臂上分别引入两个光参量放大器（PA）。PA的使用既可以压缩散粒噪声，又可以放大干涉仪内部的光子数。在双臂引入未知角位移的情况下，利用量子费舍尔信息矩阵方法推导了多参数量子Cramér-Rao界（QCRB），并将双臂间角位移差的界与强度探测对角位移的灵敏度进行了比较.另一方面，在未知角位移仅在一个臂上的情况下，利用零差检测方法，给出了角位移的灵敏度。它可以超过标准量子极限（SQL），并接近单参数QCRB。最后讨论了光子损失对灵敏度的影响。
2020-08-28 quant-ph
Improving broadband displacement detection with quantum correlations
干涉仪能够在从引力波搜索到力显微镜的广泛应用中实现超灵敏测量。量子力学在干涉仪极限中的作用有着丰富的历史，人们提出了大量超越常规极限的技术。在典型的测量配置中，探针的散粒噪声（不精确性）和其量子反作用之间的权衡导致了所谓的标准量子极限（SQL）。在这项工作中，我们研究了如何通过修改干涉仪的读出访问量子相关可以访问物理超越SQL和提高位移灵敏度。具体来说，我们使用光学腔来探测氮化硅膜脱离机械共振的运动，就像在宽带位移或力测量中所做的那样，并且观察到比SQL更好的灵敏度来确定我们的量子效率。我们的测量说明了被称为\textit{variational readout}的技术背后的核心思想，其中光学读出正交作为频率的函数被改变，以改善宽带位移检测。更一般地说，我们的结果是一个突出的例子，说明相关性如何在存在反作用的情况下帮助感知。
2017-03-07 quant-ph
Quantum enhancement of sensitivity achieved by photon-number-resolving detection in the dark port of a two-path interferometer operating at high intensities
结果表明，对于输入端为高强度相干光和压缩真空的双路干涉仪，只需在暗输出端对少量光子进行光子数分辨检测，就可以获得最大的相位灵敏度。然后，它是可能实现的量子克拉美-拉奥限制的双光路干涉仪仅使用场位移的光量子数统计在由场位移压缩真空态表示的暗端口的单模输出的依赖。我们发现，在小的字段位移，它是不够的，使用平均光子数作为估计，表明最佳相位估计关键取决于精确的光子数的测量。因此，我们分析了检测效率对Fisher信息的影响，并表明，有一个过渡，从低鲁棒性对光子损失与量子干涉效应在低场位移高鲁棒性对光子损失在高场位移。这两个制度之间的过渡发生在场位移成比例的压缩因子的三次方，表明压缩大大提高了相位间隔，其中量子效应是相关的最佳相位估计使用光子分辨探测器。因此，所研究的情况可以被理解为真正的多光子干涉和通常与压缩光相关的直接抑制噪声之间的“缺失环节”。
2019-07-10 quant-ph
Compact and stable source of polarization-entangled photon-pairs based on a folded linear displacement interferometer
University of Strathclyde（斯特拉斯克莱德大学）；Fraunhofer Center for Applied Photonics（弗劳恩霍夫应用光子学中心）
基于折叠线性位移干涉仪的紧凑稳定极化纠缠光子对源，利用自发参量下转换实现高保真度和高效率的量子通信应用。
2025-03-27 physics.optics quant-ph
Improvement of the polarized neutron interferometer setup demonstrating violation of a Bell-like inequality
为了用极化中子进行精确测量，需要高效的自旋操纵。我们开发了几种适合于新的复杂装置的中子光学元件，即，直流自旋翻转器和Larmor加速器，大大减少了热扰动和去极化。利用性能的增益证明违反了一个类贝尔不等式的自旋路径纠缠单中子态。所获得的S=2.365（13）的值比先前通过中子干涉测量法测量的值高得多，比上下文隐变量理论预测的S=2的极限高28 $σ$。新的设置在状态准备和分析方面更加灵活，因此可以进行新的、更精确的测量。
2014-04-14 quant-ph
Quantum Rabi interferometry of motion and radiation
本文提出基于超越旋转波近似的 Rabi 相互作用的混合振子–量子比特干涉仪，实现任意方向相空间位移的无歧义估计，并证明其高精度、抗热化与抗退相干优势。
2023-05-24 quant-ph
Control of a velocity-sensitive audio-band quantum non-demolition interferometer
与等效的迈克耳孙干涉仪相比，Sagnac速度计干涉仪拓扑结构可以潜在地提供对音频带中的引力波的增强的灵敏度。Sagnac速度计干涉仪的挑战来自于在低频下固有的灵敏度的缺乏，在低频下速度成比例的信号小于与信号的感测相关联的噪声。作为一个例子，正在进行的概念验证Sagnac速度计实验在格拉斯哥，我们量化的问题，并提出了一个解决方案，涉及一个小的位移比例信号的提取。该位移信号可以与现有的速度信号相结合，以提高低频灵敏度，我们推导出最佳滤波器，以实现这一点，为不同的信号强度。我们表明，提取的位移信号的低频控制的目的，可以进行不显着减少这种类型的干涉仪的量子非爆破字符。
2016-03-24 astro-ph.IM gr-qc quant-ph
Truncated nonlinear interferometry for quantum enhanced atomic force microscopy
近年来，用非线性放大器代替马赫-曾德尔干涉仪中的分束器进行量子增强相位测量的非线性干涉仪引起了越来越多的兴趣，但基于非线性干涉测量的实用量子传感器仍然是一个突出的挑战。在这里，我们展示了第一个实际应用的非线性干涉测量的原子力显微镜微悬臂梁的位移与量子噪声降低高达3 dB以下的标准量子极限，对应于量子增强测量的光束位移的$\mathrm{1.7~fm/\sqrt{Hz}}$。此外，我们展示了如何最大限度地减少光子反作用噪声，同时利用量子噪声降低转导的悬臂梁位移信号与弱压缩状态，同时使用双零差检测与更高的功率本地振荡器。这种方法提供了一条通往量子增强宽带，高速扫描探针显微镜的道路。
2019-12-22 quant-ph
Optimal binary strategy for angular displacement estimation based upon fidelity appraisal
我们报告的最佳二进制策略的角位移估计。测量系统是一个改进的马赫-曾德尔干涉仪，由携带轨道角动量的相干态馈电，两个道威棱镜嵌入两条光路。在保真度评价方面，讨论了奇偶检测和Z检测，并给出了最优估计策略。我们还研究了几个现实的情况下的保真度的影响，包括传输损耗，检测效率，暗计数，和那些是它们的组合。最后，我们展示了一个原理性的实验证明，并进行贝叶斯估计的数据处理。实验结果意味着解决了1.86倍的增强，这表明超分辨信号。同时，在大于500次的试验中，我们表明可以通过获得的结果信息精确地估计角位移。
2018-08-13 quant-ph
Estimating IF shifts based on SU(1,1) interferometer
本文提出将 SPR 传感器引入 SU(1,1) 干涉仪的理论方案，基于零差检测研究 IF 位移与入射角灵敏度，发现其可突破散粒噪声极限并接近 Cramér-Rao 界限，优于传统弱测量方法。
2023-07-01 quant-ph
Measuring nanomechanical motion with a microwave cavity interferometer
近年来，微加工微波谐振腔在各种探测器应用中获得了极大的成功。在这篇文章中，我们将这项技术集中在宏观物体的量子极限位移检测的挑战上。我们测量的位移纳米机械梁的电容耦合其位置的超导传输线微波腔的谐振频率。利用我们的设备，我们实现了接近最先进的机械力灵敏度（3 $\rm{aN/\sqrt{Hz}}$），从而增加了能够在10毫开尔文温度下测量热机械运动的少数技术。我们的测量不精确度达到了一个有前途的30倍，预期的不精确度在标准的量子极限，我们量化我们的能力，从我们的结果中提取测量反作用，以及阐明的重要步骤，将需要向全量子极限与这个新的探测器的进展。
2008-04-07 cond-mat.other quant-ph
Back-action amplification and quantum limits in optomechanical measurements
光学干涉测量法是迄今为止最灵敏的位移测量技术，目前运行的大尺度引力波干涉仪的灵敏度为10^-20 m/rootHz。第二代干涉仪的灵敏度将提高10倍，并且主要受到量子噪声的限制，接近标准量子极限（SQL），这曾被认为是干涉测量可实现的最终位移灵敏度。在这封信中，我们通过实验证明了设想超越SQL的技术之一：在失谐腔中通过辐射压力反作用放大信号。
2009-12-21 gr-qc quant-ph
Holevo Cramér-Rao bound for multi-parameter estimation in nonlinear interferometers
该研究针对非线性干涉仪纯高斯态多参数估计问题，推导了双模位移估计的HCRB，对比发现其与双零差测量结果一致且比SLD-CRB更紧，并给出相空间直观分析。
2025-02-05 quant-ph
Synchronized Bell protocol for detecting non-locality between modes of light
本文提出一种基于位移算符和马赫-曾德尔干涉仪的双模光贝尔实验方案，数值证明最大化BCCB不等式需等相位位移，并指出相位未知时无法检测非局域性，因此必须引入同步机制。
2023-05-29 quant-ph
Phase Independent Measurement of Weak Coherent Optical Signals
University of Tennessee, Chattanooga（田纳西大学查塔努加分校）；FAMU–FSU College of Engineering, Florida State University（佛罗里达州立大学 FAMU-FSU 工程学院）；Department of Biological and Agricultural Engineering, Texas A&M University（德克萨斯农工大学生物与农业工程系）
该研究提出基于SU(1,1)干涉仪的相位无关强度检测方案，可无需本地振荡器等设备实现弱相干光位移的相位独立测量，性能接近量子克拉美罗界，为实用相位无关量子传感提供平台。
2026-09-07 quant-ph
Gravitational Wave and Quantum Graviton Interferometer Arm Detection of Gravitons
该研究比较LIGO类干涉仪探测引力波的经典与量子描述，证明引力子散射、量子光学及量子引力子能量方法均可解释臂部位移，并强调集体行为与量子—经典对应。
2025-01-06 gr-qc hep-th quant-ph
Multimode Trapped Interferometer with Ideal Bose-Einstein Condensates
本研究利用囚禁在简谐势中的$^{39}$K原子理想BEC构建多模干涉仪，通过Kapitza-Dirac衍射分束、简谐势闭合路径，验证了两种干涉方案的输出对外力敏感，完成了校准与特性表征。
2021-06-14 cond-mat.quant-gas quant-ph
Supersensitive measurement of angular displacements using entangled photons
我们表明，使用具有非零轨道角动量（OAM）的纠缠光子增加了使用干涉仪进行角位移测量的分辨率和灵敏度。利用4 $\times$ 4矩阵方法研究了纠缠OAM模的传输，分析了两个和四个纠缠光子的测量方案，得到了这些方案的分辨率和灵敏度的显式表达式.我们发现角位移测量的分辨率随着$Nl$的增加而角灵敏度随着$1/(2Nl)$的增加而增加，其中$N$是纠缠光子的数量，$l$是轨道角动量模指数的大小。这些结果比用每个光子携带$l\hbar$的轨道角动量的$N$非纠缠光子可以获得的结果有所改进
2010-11-12 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Optimal function estimation with photonic quantum sensor networks
本文针对光子量子传感器网络，推导了估计局域相移或正交位移线性函数均方误差的下界，证明并推广了相关猜想，并给出了达到最优的协议及纠缠量必要条件。
2024-03-20 quant-ph
Schmidt modes carrying orbital angular momentum generated by cascaded systems pumped with Laguerre-Gaussian beams
本文提出一种理论方法，通过拉盖尔-高斯光束泵浦的级联非线性干涉仪中的参量下转换过程，生成携带轨道角动量的关联Schmidt模式，并证明其角位移灵敏度可突破经典散粒噪声极限。
2024-07-17 quant-ph
A matter wave Rarity-Tapster interferometer to demonstrate non-locality
本文提出利用Rarity-Tapster干涉仪和碰撞氦玻色-爱因斯坦凝聚体产生的s波散射晕，在物质波系统中演示量子非定域性的实验方案。概念验证显示干涉可见度达0.42，对应CHSH贝尔参数为1.1，为大质量粒子贝尔不等式违背及引力敏感系统量子效应测量迈出重要一步。
2023-09-13 cond-mat.quant-gas quant-ph
Direct tunneling delay time measurement in an optical lattice
我们报告的测量所需的时间为波包隧道通过的光晶格的势垒。实验是在一维光晶格中动态加载玻色-爱因斯坦凝聚体。晶格突然位移几十nm激发偶极模的微动。然后，我们直接观察动量空间中的分裂的波包在转折点和测量之间的延迟反射和隧道包为各种初始位移。两次使用这种原子分束器，我们实现了一系列相干的微米级马赫-曾德尔干涉仪，在其出口处，我们得到了一个基本上是负动量的波包，这一结果与经典物理的预测相反。
2016-03-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
Transverse Distance Estimation with Higher-Order Hermite-Gauss modes
本文提出利用高阶厄米-高斯模式进行横向位移传感，证明相邻模式投影测量可获得随模式阶数线性增长的最优Fisher信息，并通过实验验证高阶模式使估计方差降低一个数量级，为超灵敏位移测量提供了简单可扩展的方案。
2025-06-03 physics.optics quant-ph
