Comment on 'Collectively enhanced quantum measurements at the Heisenberg limit'
本文指出某开创性论文中利用超辐射近似推导光学腔长度变化测量解析表达式的方法与腔超辐射不相容，其标度应为标准量子极限1/√N而非声称的1/N。
2025-09-23 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
Driving enhanced quantum sensing in partially accessible many-body systems
多体系统的基态临界性是量子增强传感的一个资源，即海森堡精度极限，前提是人们可以访问整个系统。我们表明，部分可达性，在基态的自旋块的传感能力降低到子海森堡极限。为了补偿这一点，我们周期性地驱动哈密顿量，并使用局部稳态进行量子传感。值得注意的是，与基态相比，稳态感测显示出精度的显著增强，并且甚至实现了低频的超海森堡缩放。这种精度提高的起源与Floquet准能隙的关闭有关。这与全局可达性的基态传感的临界能隙消失密切对应。该方案适用于所有可积模型，并可在现有量子器件上实现。
2021-11-26 quant-ph
Heisenberg-limited atom clocks based on entangled qubits
我们提出了一个量子增强的原子钟协议的基础上组顺序较大的格林伯格-霍恩-蔡林格（GHZ）状态，实现了最好的时钟稳定性允许的量子理论的对数校正。与这样的级联的GHZ状态的激光相位的同时询问实现了相位估计算法的非相干版本，其使得能够进行海森堡限制的操作，同时将拉姆齐询问时间延长到激光噪声极限之外。我们比较了新的协议与国家的最先进的审讯计划，并表明纠缠允许一个显着的量子增益的稳定性短的平均时间。
2013-10-22 quant-ph
Heisenberg-limited metrology with coherent control on the probes' configuration
量子精密测量的一个中心特征是海森堡标度的可能性，这是对经典统计极限的二次改进。然而，这种缩放对于噪声是出了名的脆弱。虽然对于某些噪声类型，它可以通过误差校正恢复，但对于其他重要类型，如失相，海森堡标度似乎无法挽回地丢失了。在这里，我们表明，这种限制有时可以解除，如果实验者有能力探测物理过程中的相干叠加的替代配置。作为一个具体的例子，我们考虑的问题，相位估计中存在的随机相位踢，这在正常情况下是已知的，以防止海森堡标度。我们提供了一个并行的协议，实现海森堡缩放相对于探针的能量，以及一个顺序的协议，实现海森堡缩放相对于总探测时间。此外，我们还证明，通过将路径叠加与快速控制操作相结合，在存在连续时间失相噪声的情况下，也可以实现海森堡缩放来进行频率估计。
2022-06-07 quant-ph
Power of sequential protocols in hidden quantum channel discrimination
研究隐藏系统量子信道判别（HQCD）问题，发现序贯协议能实现完美判别并达到海森堡极限，而深度为1的并行和多回合协议无法解决该问题，证明序贯协议在实验现实场景中更具优势。
2023-04-04 quant-ph
Enhanced nonlinear quantum metrology with weakly coupled solitons and particle losses
海森堡灵敏度及以上物理参数的估计是当前量子精密测量的关键问题之一。然而，不可避免的损耗效应通常被认为是应用脆弱量子态的主要障碍。为了利用有耗量子精密测量，我们分别在线性和非线性测量方法的框架下，提供了一种在海森堡（高达1/N）和超海森堡（高达1/N^3）标度水平上进行相位参数估计的干涉方法.我们的核心是新的孤子约瑟夫森结（SJJ）系统，提供了量子探针的形成，即纠缠Fock（N_（00）N-类）状态，超过超流-莫特绝缘体量子相变点。我们说明，这样的状态接近最优的，即使有适度的损失。相位估计精度的提高仍然是可行的线性和非线性计量与SJJ的，并允许进一步改善目前的实验与原子凝聚孤子与介观粒子数。
2021-08-07 quant-ph
Achieving Heisenberg Scaling on Measurement of A Three-Qubit System via Quantum Error Correction
在多体量子系统中，观测者所能获得的量子费舍尔信息易受退相干的影响。因此，量子增强计量学，如海森堡标度，通常无法实现。通过两种不同的方法，我们证明了在一定的近似下，通过周期性的量子纠错修正，我们可以在一个三量子比特的Tavis-Cumming模型中实现海森堡标度化.本文还讨论了任意原子数情形的推广。
2022-12-02 quant-ph
Heisenberg Scaling in Many-Body Kinetic Uncertainty Relation via Quantum Feedback
The University of Tokyo（东京大学）
研究量子设备计数可观测量精度的提升问题，通过对超辐射自旋系综应用量子反馈，实现计数精度的海森堡\(1/N^2\)标度，论证了反馈可将集体耗散转化为提升计数精度的资源。
2026-09-29 quant-ph
Dynamic quantum-enhanced sensing without entanglement in central spin systems
我们提出了一个动态量子传感方案，该方案利用一个中心自旋与周围许多自旋相互作用的量子多自旋系统。从广义Ising环模型出发，研究了中心自旋的误差传播公式，指出只要探测态是乘积态，就可以达到Heisenberg标度.特别地，我们在极限情形下导出了动态量子费舍尔信息的解析形式，它明确地表现出海森堡标度。通过与数值计算结果的比较，证明了当周围自旋之间的耦合强度远小于中心自旋与周围自旋之间的耦合强度时，解析结果可以很好地近似一般情况.这一分析结果指导我们寻找合适的探测态和测量时间，实现实际情况下的海森堡标度。此外，我们还研究了实际量子系统中的各种重要效应，包括中心自旋塞曼项、超精细相互作用的各向异性和超精细耦合强度的不均匀性。我们的结果表明，动态量子增强传感方案似乎是可行的，在现实的量子中心自旋系统，如半导体量子点。
2022-04-30 quant-ph
Decoherence of Quantum-Enhanced Timing Accuracy
在海森堡图中研究了光脉冲定时精度的量子增强。从海森堡运动方程出发，研究了光损耗、群速度色散和克尔非线性对光脉冲的位置和动量的影响。使用开发的形式主义，研究了光损耗引起的退相干对使用绝热孤立子控制克服定时标准量子极限的影响[Tsang，Phys. Rev. Lett. 97，023902（2006）]进行了理论和数值分析。分析表明，一个明显的增强，可以实现使用当前的技术，尽管增加的定时抖动主要是由于戈登-豪斯效应。还研究了光损耗对量子增强定时信息传输的退相干效应，以确定增强能够存活的情况。
2007-04-05 quant-ph
Quantum lithography, entanglement and Heisenberg-limited parameter estimation
探讨了量子光刻、海森堡极限参数估计与量子态动力学演化速率之间的密切关系。我们展示了如何提高测量精度和提高量子光刻的分辨率，从使用纠缠。从数学上讲，量子光刻的超分辨率在海森堡极限参数估计的推导中自然出现。我们还回顾了最近的实验提供了量子光刻原理的证明，我们解决的问题，状态准备和制造合适的光刻胶。
2004-02-12 quant-ph
Heisenberg-Limited Waveform Estimation with Solid-State Spins in Diamond
新建立的任意波形估计中的海森堡极限与参数估计有很大不同，并显示出未来量子版本示波器的独特特性。然而，如何产生大量奇异的量子纠缠态来达到这一量子极限仍然是一个不小的挑战。在这里，我们采用时域量子差检测方法，在实验中演示了环境条件下钻石自旋的海森堡极限波形量子估计。周期性动态解耦被应用于提高动态范围和灵敏度的一个数量级。使用该量子增强估计方案，利用$N\sim{\text{2}} \times {\text{1}}{\text{0}^3}$资源将未知波形的估计误差降低到标准量子极限以下$5$ dB以上，其中使用经典检测将需要多于${1 \times {\text{1}}{\text{0}^5}}$的资源来实现类似的误差水平。这项工作为在连续的空间和时间中实现量子增强结构识别迈出了重要的一步。
2021-05-13 quant-ph
Quantum enhanced beam tracking surpassing the Heisenberg uncertainty limit
本文提出利用 SPDC 光子对的位置—动量纠缠进行光束跟踪，证明其可在同时测量中突破 HUL，并具备单光子级近实时与强抗背景能力。
2025-04-15 physics.optics quant-ph
Collectively enhanced quantum measurements at the Heisenberg limit
量子增强测量使用量子力学效应，以提高经典量测量的灵敏度，例如光学腔的长度。主要目标是超越标准量子极限（SQL），即1/ \sqrt{N}阶的不确定性，其中N是量子资源的数量（例如使用的光子或原子的数量），并实现1/N的缩放，称为海森堡极限。到目前为止，很少有实验证明了对SQL的改进。所需的量子态通常是高度纠缠的，难以产生，并且非常容易退相干。在这里，我们表明，海森堡有限的测量可以实现不使用纠缠态的量子资源耦合到一个共同的环境，可以测量至少部分。该方法在退相干下是鲁棒的，事实上，集体退相干本身的参数依赖性可以用来达到1/N的标度。
2011-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Approaching the double-Heisenberg scaling sensitivity in the Tavis-Cummings model
本文证明Tavis-Cummings模型借助相干平均机制可在平均光子数和原子数上同时实现双重海森堡标度灵敏度，并通过量子压缩在实验上实现，为腔QED和超导电路提供计量应用。
2025-02-08 quant-ph
Enhancing low-temperature quantum thermometry via sequential measurements
本文提出低温量子测温的序贯测量协议，利用输出成对相关性使信噪比随$N^2$增长并达到海森堡标度，从而显著提升温度估计与热噪声光谱分辨率。
2024-12-06 quant-ph
Decoherence-enhanced measurements
量子增强测量使用高度非经典的量子态，以提高经典量的测量精度，如光学腔的长度。主要目标是超越标准量子极限（SQL），即$1/\sqrt{N}$级的精度，其中$N$是量子资源的数量（例如使用的光子或原子的数量），并实现缩放$1/N$，称为海森堡极限。这样做将在许多领域产生巨大的影响，但到目前为止，只有三个实验证明了对SQL的轻微改进。所需的量子态一般很难产生，并且很容易发生退相干。在这里，我们表明，退相干本身可以作为一个非常敏感的探针系统的属性。这应该允许一种新的测量原理，有可能在不需要产生高度纠缠态的情况下达到海森堡极限。
2009-05-29 quant-ph
Angular displacement estimation of Heisenberg scaling: Tunable squeezed Bell state via the enhancement of spin and orbital angular momenta
我们展示了一个角动量增强协议，允许通过使用可调压缩贝尔态和奇偶校验检测的角位移估计。在考虑分辨率和灵敏度的基础上，给出了任意可调因子下的超分辨率和海森堡标度灵敏度，并讨论了优化灵敏度的可调因子。此外，我们分析了使用角动量的优势，通过考虑和比较模拟结果。在最佳调谐因子的情况下，获得了海森堡极限灵敏度和量子数为$\ell$的$2\left(\ell+1\right)$倍超分辨峰。
2018-06-27 quant-ph
Enhanced quantum violation of a non-contextual inequality and witnessing quantum dimension
National Institute of Technology Sikkim（锡金国家技术学院）
本文研究了序列测量场景下的非上下文不等式，通过增加投影算子数量提升量子违反程度，揭示了不同投影数量下的最优违反作为量子维度见证的作用。
2026-03-27 quant-ph
Quantum metrology enhanced by coherence-induced-driving in a cavity QED setup
我们提出了一个在腔QED装置中实现海森堡极限的量子精密测量方案。在我们的方案中，一系列全同的二能级原子随机通过一个耗散单模腔并与之相互作用。与基于纠缠的海森堡极限计量方案不同，我们不需要在原子进入腔之前准备纠缠态。结果表明，原子的初始相干性将诱导对腔场的有效驱动，腔场的稳态是正交态的非相干叠加，叠加几率依赖于原子与腔场的耦合强度.通过测量稳态下腔场的平均光子数，我们证明了原子-腔场耦合强度涨落的均方根与$1/N_c^2$（$N_c$是在其寿命期间与腔内光子相互作用的有效原子数）成正比.这意味着我们在量子精密测量过程中已经达到了海森堡极限。我们还讨论了我们的理论建议的实验可行性。我们的发现可能在量子精密测量技术中找到潜在的应用。
2019-10-22 quant-ph
Enhanced Phase Estimation via Photon-Added Two-Mode Squeezed States and Kerr Nonlinearity
Jiangxi Normal University（江西师范大学）；Jiangxi Normal University Science and Technology College（江西师范大学科学技术学院）；Institute for Military-Civilian Integration of Jiangxi Province（江西省军民融合研究院）
本文提出一种利用光子添加双模压缩态和 Kerr 非线性性提升相位估计精度的量子计量学方案，实现超越标准量子极限和超 Heisenberg 极限的高灵敏度测量。
2026-02-19 quant-ph
Super-Heisenberg Non-Equilibrium Quantum Sensing with Waveguide-Coupled Emitters
Palacký University（帕拉茨基大学）；Shanghai Institute for Advanced Studies, University of Science and Technology of China（上海高等研究院，中国科学院大学）
利用波导耦合发射体阵列作为非平衡探针，通过优化发射体间距抑制超辐射衰变，实现量子Fisher信息超越海森堡极限，并延长其寿命。
2026-06-11 quant-ph
Criterion on remote clocks synchronization within a Heisenberg scaling accuracy
我们提出了一种量子方法来判断两个空间分离的时钟是否在特定的精度$σ$内同步。如果实验的测量结果明显为非零值，则两个时钟之间的时间差小于$σ$ ;否则时间差超过$σ$。在该方案中，通过共享2个$N$ -量子比特的二体最大纠缠态，可以将判断的准确性提高到$σ\simπ/{(ω(N+1))}$ .该判据与海森堡标度一致，可以认为它超越了标准量子极限，而且不需要无偏估计条件。
2013-03-17 quant-ph
Parametrized protocol achieving the Heisenberg limit in the optical domain via dispersive atom-light interactions
本文研究用于光场微小位移传感的时间反演协议，通过完整幺正参数化并选择合适初始态，使其灵敏度达到 Heisenberg 极限，为非经典态量子计量提供实验可行路径。
2024-04-09 quant-ph
Quantum-enhanced single and multiparameter metrology in qutrit ensembles by generalized twisting dynamics
Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
本文提出三种单轴扭转模型的qutrit推广形式，用于qutrit系综的量子增强计量，可实现多方向近海森堡标度传感，能克服估计模糊性等问题，还利用su(3)代数实现对易生成元的近海森堡标度计量。
2026-08-28 quant-ph
Mitigating Detuning-Induced Systematic Errors in Entanglement-Enhanced Metrology
National Defense Academy of Japan（日本防卫大学校）；Chuo University（中央大学）
本文提出了一种复合脉冲协议，用于缓解GHZ态制备中因频率偏移引起的相干系统误差，从而提高量子传感的灵敏度。
2026-03-06 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
Thermal entanglement in a two-qubit Heisenberg XXZ spin chain under an inhomogeneous magnetic field
研究了在非均匀磁场\emph{b}作用下两量子比特海森堡\emph{XXZ}自旋链的热纠缠.我们证明了基态纠缠与\emph{z} -分量$J_{z}$的相互作用无关。随着$J_{z}$的增加，在固定温度下的热纠缠增强。严格证明了对于任意温度的\emph{T}和$J_{z}$，纠缠关于零非均匀磁场是对称的，临界非均匀磁场$b_{c}$与$J_{z}$无关.临界磁场$B_{c}$随$|b|$的增大而增大，但系统所能达到的最大纠缠值变小。
2005-09-02 quant-ph
Quantum enhanced joint measurement of multiple non-commuting observables with SU(1,1) interferometer
量子力学中的海森堡测不准关系对非对易观测量的测量精度设置了限制，使我们无法同时对它们进行精确测量。然而，在某些应用中，信息被嵌入在两个或多个非对易观测量中。另一方面，量子纠缠使我们能够通过Einstein-Podolsky-Rosen关联来推断两个共轭观测量，其精度优于海森堡测不准关系所允许的精度。利用新研制的SU（1，1）干涉仪，实现了对光场多个非对易观测量中编码的信息进行联合测量的方案，同时对所有测量量的信噪比比标准量子极限提高了约20%。该方案可推广到任意数目不可对易观测量信息的联合测量。
2017-12-14 quant-ph
Enhanced quantum illumination of a lossy target: A sequential interaction model
Indian Institute of Technology Ropar（印度理工学院罗帕尔分校）
研究在现实环境中量子照明对损失性目标的有效性，比较高斯双模压缩态与最优经典协议的性能，发现TMSS在低反射率目标下具有更高的SNR和更强的抗热噪声能力。
2026-07-23 quant-ph
Encoded Quantum Signal Processing for Heisenberg-Limited Metrology
Physical Detection Systems and Deployment Division, Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室物理探测系统与部署部）；Department of Computer Science, Colorado State University（科罗拉多州立大学计算机科学系）；Department of Physics, University of Toronto（多伦多大学物理系）；Advanced Computing, Mathematics, and Data Division, Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室先进计算、数学与数据部）
本文提出编码量子信号处理框架，通过单量子比特模型实现抗噪且灵敏的逻辑传感器，利用综合征测量恢复海森堡极限精度，通过纠缠或信号放大克服标准量子限。
2026-03-24 quant-ph
Entanglement-enhanced test proposal for local Lorentz-symmetry violation via spinor atoms
在洛伦兹变换下的不变性是标准模型和广义相对论的基础。利用原子系统检测洛仑兹对称性破坏引起了理论和实验上的广泛兴趣。最近的一些测试LSV的建议，违反的影响可以被描述为一个本地的相互作用。此外，量子纠缠可以提高LSV的测试精度，其量子费舍尔信息（QFI）暗示测试精度可以渐近地达到海森堡极限。一般来说，有限的分辨率集体观测阻止检测大QFI。在这里，我们提出了一个多模多体量子干涉测量LSV参数$κ$通过一个系综的旋量原子。采用$N$ -原子多模GHZ态，测试精度可以达到自旋长度$F$和原子序数$N$的海森堡极限$Δκ\propto 1/(F^2N)$.我们找到一个实际的可观察（或实际的测量过程），以达到最终的精度和研究LSV测试通过实验上可访问的三模干涉与玻色凝聚自旋1原子为例。通过选择合适的输入态和幺正复合操作，可以通过布居测量提取LSV参数$κ$。特别是通过自旋混合动力学或量子相变驱动，LSV参数$κ$的测量精度可以超过标准量子极限，甚至接近海森堡极限。我们的方案为原子系统LSV检验的大幅度改进开辟了一条可行的途径，并为多粒子纠缠态的研究提供了一种新的应用途径。
2022-11-11 quant-ph
Achieving Heisenberg-limited metrology with spin cat states via interaction-based readout
自旋猫态是量子增强测量的有希望的候选者。在这里，我们分析表明，最终的测量精度的自旋猫态接近海森堡极限，其中的不确定性是成反比的总粒子数。为了充分利用它们的可重复性，我们建议使用基于相互作用的读出来实现相位估计。结果表明，基于相互作用的读出使自旋猫态饱和其最终的精度界限。基于相互作用的读出包括单轴扭转、两个$\fracπ{2}$脉冲和粒子数测量，这可以通过当前的实验技术来实现。与基于自旋压缩态的扭转回波方案相比，我们的自旋猫态方案对探测噪声的鲁棒性更强。我们的方案为实现非高斯纠缠态的海森伯极限计量提供了一条实验可行的途径。
2018-07-18 quant-ph
Efficiency Enhancement up to Unity in a Generalized Quantum Otto Engine: Comparative Analysis with Conventional Quantum Otto Engine Utilizing a Two-Qubit Heisenberg XXZ Chain
本研究提出广义量子奥托循环，利用双量子比特海森堡XXZ链，通过非平衡和不对称耦合实现100%效率，超越传统循环，并给出实验方案。
2025-03-27 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
Adaptive protocols for SU(11) interferometers to achieve ab initio phase estimation at the Heisenberg limit
本文提出两种 SU(11) 干涉仪自适应协议，通过光子数测量配合反馈相位序列及无需调谐的最优测量，放宽相位大小限制，实现海森堡极限下的从头相位估计。
2023-07-27 quant-ph
Achieving the Heisenberg limit in quantum metrology using quantum error correction
量子精密测量在科学和技术领域有许多重要的应用，从频谱分析到引力波探测。量子力学对测量精度施加了一个基本限制，称为海森堡限制，无噪声量子系统可以实现该限制，但对于受噪声影响的系统通常无法实现。在这里，我们研究如何可以通过量子纠错，保护量子系统免受噪声的破坏性影响的一般方法，提高测量精度。我们发现一个必要和充分条件，实现海森堡极限使用量子探针受到马尔可夫噪声，假设无噪声的辅助系统是可用的，并且可以进行快速，准确的量子处理。当满足充分条件时，可以构造一个量子纠错码，它可以抑制噪声而不掩盖信号;通过求解半定规划，可以找到最佳码，达到最佳精度。
2018-02-02 quant-ph
Dicke superposition probes for noise-resilient Heisenberg and super-Heisenberg Metrology
Kuvempu University（库文普大学）；Inspire Institute Inc.（Inspire研究所）；RV University（RV大学）；Bangalore University（班加罗尔大学）
本文研究了在噪声环境下使用迪克态超位置探针进行量子相位传感，探讨了一种在单体和双体相互作用哈密顿量下生成参数编码的迪克态超位置状态，展示了其在相位阻尼噪声下的增强鲁棒性及良好的计量性能。
2026-09-03 quant-ph
Quantum double lock-in detection via sequential orthogonal quantum mixing
Shenzhen University（深圳大学）；Sun Yat-Sen University (Zhuhai Campus)（中山大学（珠海校区））；Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area (Guangdong)（粤港澳大湾区量子科学中心（广东））
本研究提出一种仅用单次量子干涉测量即可实现量子双锁相检测的通用协议，通过顺序正交周期性多脉冲序列提取振荡信号的振幅、频率和初始相位，并在GHZ态下达到海森堡极限精度。
2026-10-01 quant-ph
Quantum storage in quantum ferromagnets
我们必须保护内在脆弱的量子数据，以释放量子技术的潜力。量子存储方案的一个相关问题是它们在短期内实现的潜力。由于海森堡铁磁体是现成的，我们研究其强大的量子存储的潜力。我们建议使用置换不变量子码来存储海森堡铁磁体中的量子数据，因为任何海森堡铁磁体的基空间在底层量子比特的任何置换下都必须是对称的。通过利用泡利误差的期望能量的面积定律，我们表明，增加海森堡铁磁体的有效尺寸可以提高存储寿命。当海森堡铁磁体的有效维数最大时，我们还得到了存储误差的一个上界。这一结果依赖于微扰理论，其中我们使用戴维斯的划分差异表示的Fr{é}chet衍生物以及这些划分差异的递归结构。我们的数值边界使我们能够更好地理解如何在海森堡铁磁体中增强量子存储寿命。
2020-02-03 quant-ph
Enhancing the phase sensitivity of a Mach-Zehnder interferometer beyond the Heisenberg limit through dynamic squeezing
Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
该研究提出一种不依赖输入态的动态压缩方法，通过交替沿正交分量向马赫-曾德尔干涉仪一臂施加压缩，可将其相位灵敏度提升至超海森堡标度，且对中等光子损耗具有鲁棒性。
2026-08-28 quant-ph
Heisenberg-limited quantum metrology using collective dephasing
量子精密测量的目标是利用量子特性（如纠缠）精确估计参数。这种估计通常由三个步骤组成：状态准备，时间演化，在此期间，参数的信息被编码在状态中，以及状态的读出。在时间演化过程中的退相干通常会降低量子精密测量的性能，并且被认为是实现纠缠增强传感的主要障碍之一。然而，我们发现，在适当的条件下，这种退相干可以利用，以提高灵敏度。假设我们有两个轴，我们的目标是估计它们之间的相对角度。我们的研究结果表明，使用马尔可夫集体退相估计的相对角度之间的两个方向提供海森堡有限的灵敏度。此外，我们的计划的基础上的Markvoian集体退相是强大的对环境噪声，它是可能的，即使在独立的退相的影响下，达到海森堡极限。我们的反直觉的结果表明，通过使用退相干的灵敏度提高铺平了道路，新的应用在量子精密测量。
2021-03-24 quant-ph
Full monitoring of phase-space trajectories with 10dB-sub-Heisenberg imprecision
量子态的变化通常只能通过同时测量跨越相空间的两个非对易可观测量X和Y来完全监测。耦合到热环境的测量设备每次提供具有由海森堡不确定性关系设置的最小不确定性乘积的一对值，这限制了监测的精度。本文报道了一种光学测量装置，该装置能够监测量子态在相空间（< X（t）>; < Y（t）>）中的位移随时间的变化，测量精度低于海森堡测不准限10 dB。我们的设置提供了在后续时间t_i的同时测量的值对（X（t_i）; Y（t_i））。测量参考不耦合到热环境，而是通过纠缠量子态建立。我们在监测任意时间相关位移方面实现了十倍减少的量子不精确性，这支持了纠缠增强计量和传感以及基于测量的量子计算所需的量子技术的潜力。
2021-04-19 quant-ph
Quantum-Enhanced Picostrain Sensing with Superconducting Qubits
Gümüşhane University（居米什哈内大学）
基于超导量子比特的量子增强微应变传感技术，利用多体纠缠和同频检测实现皮应变级别的高灵敏度检测，适用于纳米级材料表征和原位诊断。
2025-11-27 quant-ph
Experimental quantum-enhanced estimation of a lossy phase shift
当采用标准光源时，相位确定的精度受到散粒噪声限制。量子纠缠提供了超越这一极限的方法，著名的例子是N00N态，它在精度上达到了海森堡极限，但同时又非常容易丢失。与此相反，我们提供的实验证据表明，适当的工程量子态优于标准和N00N状态的相位估计的精度时，损失的存在。
2009-06-18 quant-ph
Sequential measurements for quantum-enhanced magnetometry in spin chain probes
在相同的资源量下，量子传感器在估计精度方面优于经典传感器。到目前为止，已经通过利用叠加原理实现了量子增强的灵敏度。这种增强已经获得了特定形式的纠缠态，自适应测量基的变化，临界多体系统，和稳态的周期性驱动系统。在这里，我们介绍了一种不同的方法来获得量子增强的灵敏度在多体探针通过利用量子测量的性质和随后的波函数崩溃，而不需要事先纠缠。我们的协议包括一系列的本地测量，没有重新初始化，定期进行多体探测器的演变过程中。随着序列数目的增加，传感精度不断提高，超过了标准极限，渐近达到海森堡界。该协议的好处是多方面的，因为它使用了产品初始状态，避免了复杂的初始化（例如，先前的纠缠态或临界基态），并允许远程量子传感。
2022-09-15 cond-mat.str-el quant-ph
Stark localization as a resource for weak-field sensing with super-Heisenberg precision
本文提出利用斯塔克局域化系统作为弱梯度场量子传感探针，在扩展相实现超海森堡精度，并分析了局域化相、热涨落及多粒子相互作用对精度标度的影响。
2023-07-10 cond-mat.str-el 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
Sequential quantum-enhanced measurement with an atomic ensemble
我们提出了一个量子增强的迭代（$K$步骤）测量方案的基础上的系综的$N$二能级探针渐近接近海森堡极限$δ_K \propto R^{-K/(K+1)}$，$R$的量子资源的数量。该协议的灵感来自Kitaev的相位估计算法，只涉及集体操纵和测量的合奏。迭代过程将具有精确度$δ_1\propto N^{-1/2}$的散粒噪声限制的主要测量值带到越来越精确的结果$δ_K\propto N^{-K/2}$。该算法的一个简单的实现，利用一个两个组件的玻色子原子云的精确测量的磁场。
2013-04-07 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Quantum correlations in optical metrology: Heisenberg-limited phase estimation without mode entanglement
利用量子费舍尔信息和量子关联参数研究了非经典光场在参数估计中的应用。结果表明，量子态的最佳测量灵敏度由其模间关联（依赖于路径纠缠）和模内关联（依赖于光子统计）决定.根据这些结果，我们考虑量子增强光学干涉仪的性能。此外，我们提出了一个海森堡有限的计量协议，涉及标准的元素，从被动和主动线性光学，量子克拉美-拉奥界限是饱和的强度测量。有趣的是，该方案的量子优势仅来自探测态的非经典光子统计，而不依赖于纠缠。我们研究了该方案的性能存在现实的损失，因此预测大幅提高散粒噪声限制与当前的技术能力。
2015-01-08 quant-ph
Sub-Heisenberg-limited nonlinear phase estimation: Parity measurement approaches the quantum Cramér-Rao bound
量子增强相位估计为超精密传感铺平了道路，具有重要的现实意义。本文从理论上研究了利用相干态和宇称测量估计二阶非线性相移。推导了数字表达式，并与线性相位估计方案进行了比较，分析了奇偶信号的分辨率和灵敏度，以及信号的可见性。此外，通过相位平均法消除隐藏资源，我们尝试从量子费舍尔信息中揭示基本灵敏度极限的秘密。最后，几个现实的情况下的分辨率和灵敏度的影响进行了研究，包括光子损失，不完善的探测器，以及那些是它们的组合。
2018-09-13 quant-ph
Symmetry-Preserving Variational Quantum Simulation of the Heisenberg Spin Chain on Noisy Quantum Hardware
本文提出利用保持对称性的变分电路在噪声量子硬件上模拟Heisenberg自旋链，通过对比实验验证了该方法在提高能量估计和鲁棒性方面的优势。
2025-12-28 quant-ph
Quantum Metrology with Indefinite Causal Order
我们解决的量子精密测量的研究增强不确定的因果顺序，展示了二次的优势，在连续变量系统中的两个平均位移的产品的估计。我们证明，没有设置的位移探测在一个固定的顺序可以有均方根误差消失速度比海森堡限制1/N，其中N是位移的平均值。与此形成鲜明对比的是，我们证明了一种探测两个交替阶叠加位移的装置，其均方根误差随着超海森堡标度1/N^2而消失。这一结果开辟了新的测量设置的研究，量子过程中探测在一个不确定的顺序，并建议加强测试的正则对易关系，与潜在的应用量子引力。
2020-05-06 quant-ph
