Entangled Fock states for Robust Quantum Optical Metrology, Imaging, and Sensing
我们提出了一类路径纠缠光子Fock态，用于在存在损耗的情况下进行稳健的量子光学计量、成像和传感。我们模型的传播损耗与分束器，并推导出一个减少密度矩阵形式主义，我们研究光子损失如何影响相干性。结果表明，特定的纠缠数态，其中包含一个特殊的叠加的两个手臂的马赫-曾德尔干涉仪的光子，是弹性的环境退相干。我们证明了一个数量级更大的可见性与损失，比可能与N 00 N状态。我们还表明，检测方案的有效性与超分辨率可见性有关。
2008-08-15 quant-ph
Quantum-enhanced metrology with large Fock states
International Quantum Academy（国际量子研究院）；Shenzhen Institute for Quantum Science and Engineering, Southern University of Science and Technology（南方科技大学深圳量子科学与工程研究院）；Guangdong Provincial Key Laboratory of Quantum Science and Engineering, Southern University of Science and Technology（南方科技大学广东省量子科学与工程重点实验室）；CAS Key Laboratory of Quantum Information, University of Science and Technology of China（中国科学院量子信息重点实验室，中国科学技术大学）；Department of Physics, Southern University of Science and Technology（南方科技大学物理系）
本文提出利用大数Fock态实现量子增强计量，通过可编程滤波器生成接近100个光子的Fock态，并在位移和相位测量中实现接近海森堡标度的计量性能。
2026-01-30 quant-ph
Tomography of multimode quantum systems with quadratic Hamiltonians and multivariable Hermite polynomials
综述了具有位置和动量二次型多模非定常哈密顿算符的系统。讨论了二次系统的Fock态和Gauss态的层析概率分布。Fock态的层析图用多变量Hermite多项式表示。利用这些明显的物理关系，得到了多变量厄米多项式的一些新公式，并给出了振子和电荷在电磁场中运动的例子。
2001-12-26 quant-ph
Quantum metrology with one-dimensional superradiant photonic states
具有大的和固定的光子数的光子态，例如Fock态，使量子增强计量成为可能，但仍然是实验上难以实现的资源。一个潜在的简单，确定性和可扩展的方式来产生这些状态包括充分激发$N$量子发射器平等地耦合到一个共同的光子水库，这导致了集体衰变称为迪克超辐射。发射的$N$ -光子态是一个高度纠缠的多模态，为了验证它的量子纠缠特性，我们（i）发展了计算一般多模光子态的量子费舍尔信息的理论工具，（ii）用它证明了一维波导中Dicke超辐射光子达到了Heisenberg标度，可以通过宇称测量饱和;（iii）研究这些状态对最先进的原子波导QED装置中实验限制的鲁棒性。
2019-02-20 quant-ph
Multimode Metrology via Scattershot Sampling
已知散射光子源具有用于光学量子计算和玻色子采样目的的有用性质，特别是用于缩放到大量光子。本文研究了这些散射源的应用对估计未知的相移的并行任务。在这方面，我们介绍了三种不同的可扩展多模干涉仪，并量化其量子费舍尔信息的性能，使用任意系统尺寸的散点源。我们表明，两个干涉仪需要探测光子在某些输入配置击败经典的散粒噪声精度限制，而其余的干涉仪具有必要的对称性，使其始终击败经典的限制，无论输入配置。然而，我们可以证明所有三个干涉仪平均提供相同的信息量，这可以证明超过了经典的精度限制。我们还进行了蒙特卡罗模拟比较干涉仪在不同的实验相关的制度，作为样本数量的函数。
2021-08-18 physics.optics quant-ph
Multimode Single-Pass Spatio-temporal Squeezing
我们提出了一种在量子信息和量子精密测量中具有潜在应用的宽带多模压缩光单程光源。该源基于非共线配置中的体非线性晶体内的I型参数下转换（PDC）过程。产生的压缩光表现出时空多模行为，使用零差测量与本地振荡器的形状在空间和时间上进行探测。最后，我们采用协方差矩阵的方法揭示了压缩在几个独立的时空模之间的分布。这明确地验证了我们源的多模式特性。
2020-01-12 quant-ph
General Multimode Squeezed States
利用复多模Bogoliubov变换，得到了一般多模玻色子系统的压缩算符和压缩态的一般形式，包括压缩真空态、压缩相干态、压缩Fock态和压缩相干Fock态.为了简化压缩态的表达式，我们将压缩算符分解为正常序下的解纠缠形式。我们还计算了SS的统计特性。进一步证明了在非简并的情况下，Bogoliubov变换矩阵可以分解为三个基本矩阵，从而不仅可以检验Milburn提出的最小测不准态（MUS）判据，而且证明了除特殊情况外，任何多模压缩态在初始的产生和湮灭算符适当旋转后都是MUS.我们还讨论了这三种基本矩阵的一些特殊情况。最后给出了一个双模系统的分析结果。
2001-09-04 quant-ph
Superradiance of Harmonic Oscillators
超辐射，增强集体发射的光从一个相干系综的量子系统，已被典型地研究在原子系综。在这项工作中，我们研究了谐振子相干系综的能量增强发射。我们表明，应该有可能观察到谐振子超辐射在各种物理平台，如波导阵列集成光子学和谐振器阵列电路QED。我们发现一般条件指定时，发射是超辐射和次辐射，并发现超辐射，次辐射和暗态的多模压缩相干态和高度纠缠的多模Fock态的形式。计算了多模Fock态、压缩态、相干态和热态等一系列初始态的强度、双模关联和衰变后俘获在系统中的量子分数。为了探索这些效应，Law和Eberly方案[C. K. Law和J. H. Eberly，Phys. Rev. Lett. 76，1055（1996）]的方法，并将其推广到在电路QED中制备高纠缠多模Fock态。
2011-07-25 quant-ph
Manipulation of Multimode Squeezing in a Coupled Waveguide Array
我们提出了一个方案，通过将单模压缩光注入耦合光波导阵列中来产生和操纵具有真正三方纠缠的三模压缩态。我们探讨了在椭圆波导阵列的输出端有选择地产生单模压缩或多模压缩的可能性，这完全取决于输入光的偏振态。我们研究了波导阵列中损耗的影响，并表明量子关联和压缩是保持现实的参数。我们的研究结果表明，光波导阵列是产生多模量子光的合适平台，这可能会导致新的应用在量子精密测量。
2019-08-28 quant-ph
Sensitivity Bounds for Multiparameter Quantum Metrology
我们确定的精度限制多模干涉仪的多个参数的同时估计。增强多参数灵敏度的量子策略是基于粒子之间、模式之间或两者结合的纠缠。粒子可分离态的最大可达灵敏度定义了多参数散粒噪声极限，该极限可以在没有模式纠缠的情况下被超越。通过增加模式纠缠，可以进一步增强到多参数海森堡极限。最佳的战略，饱和的精度界限。
2018-09-28 quant-ph
Conditional generation of arbitrary multimode entangled states of light with linear optics
提出了一种在Fock基下概率产生任意多模纠缠态的方案。建议的设置包括被动线性光学，单光子源，强相干激光束，和单光子分辨率的光电探测器。此外，如果量子存储器可用，则该设置的效率可以大大提高。
2003-04-01 quant-ph
Direct measurement of optical quasidistribution functions: multimode theory and homodyne tests of Bell's inequalities
我们发展了一个直接零差测量量子光学准分布函数的多模理论。我们表明，不平衡的零差与适当形状的辅助相干场允许一个采样逐点不同的相空间表示的电磁场。我们的分析包括可能影响现实实验结果的实际因素，如非单位检测效率，不完美的模式匹配和暗计数。我们应用所开发的理论来讨论通过测量联合双模准分布函数在局部条件下由光子计数观察无环洞违反贝尔不等式的可行性。我们确定的参数范围的实验装置，使违反贝尔不等式的两个国家表现出纠缠的Fock基础：一个单光子Fock状态分为50：50分束器，和双模压缩真空状态的过程中产生的非简并参数下转换。
2003-02-19 quant-ph
Sampling functions for multimode homodyne tomography with a single local oscillator
我们推导出各种采样函数的多模零差层析成像与一个单一的本地振荡器。这些功能使我们能够采样多模s-参数化quasidistributions，密度矩阵元素Fock基础上，和s-有序矩的任意阶直接从测量的正交统计。不可避免的实验损失可以通过适当修改采样函数来补偿。本文报道了对三模压缩态的蒙特卡罗模拟结果，论证了用10^7个采样数据重建三模Q函数和s序矩的可行性。
2000-06-05 quant-ph
Multimode phononic correlations in a nondegenerate parametric amplifier
我们描述了在机械非简并参量放大器中非线性相互作用产生的多模声子关联的实现。这些相关性的性质不同，定性取决于驱动场的强度有关的阈值参数不稳定性。低于这个阈值，相关性是在耦合的机械模式的组合正交表现。在这种制度下，该系统是服从反作用规避测量计划检测弱力。在阈值以上，相关性表现在两个机械模式之间的振幅差中，类似于在光学参量振荡器中观察到的强度差压缩。我们讨论了这两个政权之间的交叉和应用程序的量子兼容的力学系统的非线性计量学和平衡动力学。
2014-12-30 quant-ph
Production of Fock Mixtures in Trapped Ions for Motional Metrology
本文提出一种在离子阱中制备非热Fock态混合物的协议，通过循环红边带、测量和制备脉冲，实现超越标准量子极限的计量学优势，并借助数值模拟分析了参数区间。
2022-02-01 physics.atom-ph quant-ph
Resolving Phonon Fock States in a Multimode Cavity with a Double-Slit Qubit
我们求解了耦合到多模声腔中的超导量子比特的声子数态。这种分辨率的关键是量子位-声子相互作用中的尖锐频率依赖性，该相互作用是通过将量子位耦合到由$\sim40$声波波长分开的两个位置的表面声波来设计的。类似于双缝衍射，由此产生的自干涉在量子比特-声子相互作用中产生高对比度的频率结构。我们观察到这种频率结构的耦合率多腔模式和量子位自发发射率到无约束模式。我们使用这种尖锐的频率结构，通过将量子比特调谐到相消干涉的频率来解析单个声子，其中所有的声学相互作用都是色散的。通过激发几个失谐但强耦合的声子模式和测量所产生的量子比特谱，我们观察到，对于两种模式，该设备进入强色散制度，其中单个声子的光谱解析。
2019-07-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tomography of a multimode quantum black box
本文报道了一种对$M$模量子光学过程进行实验表征的技术，推广了单模相干态量子过程层析成像方法[M。Lobino等人，Science 322，563（2008）; A.阿尼斯和人工智能Lvovsky，New J.Phys.14，105021（2012）]。利用平衡零差层析技术测量了该过程对多模相干态的影响，得到了Fock基下的过程张量。这种秩- $4M$张量，它预测的过程中的效果，对任意的密度矩阵，迭代重建直接从实验数据通过最大似然法。我们证明了我们的方法的能力，使用的例子分束器，重建其过程张量的子空间内跨越的前三个福克状态。尽管使用纯经典的探测态，我们恢复这种光学元件的量子特性，特别是红欧曼德尔效应。
2015-04-30 quant-ph
Reconfigurable Optical Quantum Networks Using Multimode Quantum Frequency Combs and Pulse Shaping
量子网络在量子信息处理和量子精密测量中扮演着重要的角色。然而，实验设置通常是根据特定的网络配置构建的，因此具有较低的通用性和可扩展性。目前的工作演示了一个按需的，可重构的量子网络模拟器，使用固有的多模量子资源和零差检测装置。在不改变初始压缩源和实验结构的情况下，我们实现了13个不同大小和连通度的团簇态的构造以及秘密共享协议的实现。特别是，该模拟器能够对高斯量子网络的量子相关性和波动进行询问。这开创了一个新的途径，实现按需量子信息处理，只适应测量过程，而不是实验布局。
2016-05-08 quant-ph
Relating the Entanglement and Optical Nonclassicality of Multimode States of a Bosonic Quantum Field
玻色量子场的量子性质表现在它的纠缠、相干或光学非经典性，这些都是量子计算或计量学的资源。我们提供了定量的和可计算的界限纠缠措施与光学非经典措施。这些界限意味着强纠缠态必然是强光学非经典的。作为一个应用，我们推断出的纠缠，可以产生与光学非经典状态碰撞分束器上的强界。对于高斯态，我们分析了对数负性和一个特定的非经典证人称为“正交相干尺度”之间的联系。
2020-09-23 quant-ph
Quantum Enhanced Measurement of an Optical Frequency Comb
测量光学频率梳的光谱特性是精密计量的最基本任务之一。与一般的单参数测量方案相比，我们在这里展示了Single Shot多参数估计在标准量子极限和超出标准量子极限。在不改变光子学结构的情况下，利用多像素光谱分辨（MPSR）装置同时确定了超快脉冲的平均能量和中心频率。此外，使用由厄米-高斯谱/时间模族中的多个压缩态组成的量子频率梳，平均能量和中心频率测量的信噪比分别超过散粒噪声极限约19%和15%。结合我们的多像素探测方案和本征多模量子资源，可以在超快量子精密测量和多模量子信息处理中找到应用。
2020-03-13 quant-ph
Limits of Perturbation Theory for Multimode Light Propagation in Dispersive Optical Cavities
St. Petersburg State University（圣彼得堡国立大学）
本文研究了多模光在色散光学谐振腔中传播的微扰理论极限，探讨了群速度色散对量子光操控的影响，并分析了微扰方法的有效性和局限性。
2025-12-03 quant-ph
General Cramér-Rao bound for parameter estimation using Gaussian multimode quantum resources
多模高斯量子光，包括多模压缩和/或多体正交纠缠光，是一种非常普遍和强大的量子资源，在涉及连续变量的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高斯光，无论在估计中使用的确切的信息提取协议。然后，我们表明，对于一组给定的可用的量子资源，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定义良好的光模式。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。我们表明，一个适当的零差检测方案，使我们能够达到这个Cramr-Rao界。最后，我们将这些考虑的问题，最佳相位估计使用干涉技术。
2010-08-04 quant-ph
Nonclassicality as a Quantifiable Resource for Quantum Metrology
我们建立了连续变量态的非经典性作为量子精密测量的一个资源。基于多模求积函数的量子费舍尔信息，我们引入了非经典性测度-量子幂，它具有超越经典极限的位移灵敏度的具体操作意义.这种测度属于非经典性的资源理论，在线性光学元件下是不增加的。我们的信揭示了一个单一的副本，高度非经典的量子态是固有的优势，当与多个副本的量子态与中度非经典。这表明量子功率与量子宏观性的程度有关。最后，我们证明了非经典位移传感任务有用的可编程资源总是可以转换成一个有用的资源状态的相位灵敏度超过经典的限制。
2019-01-29 quant-ph
Quantum Metrology via Repeated Quantum Nondemolition Measurements in "Photon Box"
在量子精密测量方案中，通常需要制备$N$纠缠粒子的$m$副本，例如纠缠光子态，然后在破坏性过程中检测它们以估计未知参数。在这里，我们提出了一种新的实验方案，通过使用重复的间接量子非破坏测量的设置称为“光子箱”来估计这个参数。这种基于相互作用的方案能够实现相位灵敏度缩放为具有$N$光子的Fock态的$1/N$。此外，我们只需要准备一个初始的$N$光子态，它可以重复用于$m$测量试验。实验结果表明，这种新的方案在比Fock态的阻尼时间更长的时间内保持了量子优势，并且比通常的奇异纠缠态方案具有更强的鲁棒性.为了克服真实参数估计中的$2π/N$周期性误差，我们可以通过添加实时反馈干涉布局来采用级联策略。
2015-04-12 quant-ph
Preparation of Multimode NOON States via Floquet-Engineered Conditional Chiral Excitation
Northeast Normal University（东北师范大学）
本研究提出Floquet工程条件路由框架，利用d能级控制器调控手性激发，实现任意奇数模NOON态的可编程制备，并验证了三模和五模实现及其鲁棒性。
2026-09-15 quant-ph
Canonical equivalence of quantum systems, multimode squeezed states and Robertson relation
证明了N维量子系统的任意两个哈密顿量H（t）和H '（t）可以通过含时正则变换（CT）联系起来。以H（t）为哈密顿量的系统的动力学对称群与H（t）的不变性群一致。二次哈密顿量可以通过线性时变CT对角化。对角化可以明确地进行的情况下，平稳和一些非平稳的二次H。线性CT可以对角化在任何状态ρ下的典型变量p_k，q_j的不确定性矩阵σ（ρ），即，σ（ρ）与对角不确定矩阵辛同余。对于多模压缩正则相干态（CCS）和压缩Fock态，每一模中光子数相等时，σ本身是辛的。证明了多模Robertson测不准关系只有在压缩CCS中才最小。
1998-01-09 quant-ph
Gaussian quantum metrology for mode-encoded parameters
量子光学计量学的目标是确定最终的灵敏度界限，用于估计编码成电磁场的量子态的参数。在许多实际应用中，包括成像、显微镜和遥感，感兴趣的参数不仅被编码在场的量子态中，而且被编码在其时空分布中，即编码在其模式结构中。在这种模式编码的参数估计设置，我们推导出一个解析表达式的量子费舍尔信息适用于任意多模高斯场。为了说明我们的方法的力量，我们将我们的结果应用到估计的光束的横向位移和两个脉冲之间的时间间隔。对于这些例子，我们展示了如何通过增加压缩到特定的模式，可以提高估计的灵敏度。
2023-02-14 quant-ph
Fast Sideband Control of a Weakly Coupled Multimode Bosonic Memory
本文提出两种 transmon 介导的快速边带控制策略，在弱色散耦合的十模超导腔中实现光子数选择性 SWAP、Fock/NOON 态及二项式编码，最快达裸耦合30倍，编码保真度96.3%。
2025-03-13 quant-ph
Optimal quantum metrology for two-photon absorption
研究单模量子光通过量子Fisher信息增强双光子吸收参数估计，发现优化离散变量量子态展现量子优势，且光子计数接近最优界限。
2023-11-21 quant-ph
Parity Measurements in Quantum Optical Metrology
我们研究了奇偶检测的效用，以实现海森伯限制相位估计的光学干涉。我们认为奇偶校验检测与几个输入状态，已被证明表现出子散粒噪声干涉与各自的检测方案。我们表明，与奇偶校验检测，所有这些国家实现子散粒噪声有限的相位估计。从而使宇称检测成为量子光学计量学的统一检测策略。我们还考虑了由NOON态和双Fock态组合而成的量子态，它在输入态的制备中提供了很大的自由度，并且超过了散粒噪声极限。
2009-10-25 quant-ph
Generation of photonic non-Gaussian states by measuring multimode Gaussian states
我们提出了一个详细的分析框架，用于研究多模非高斯状态，有条件地产生时，多模高斯状态的几个模式受到光子数分辨探测器。从输出态的维格纳函数出发，我们推导出有限个Fock叠加非高斯态的高斯门分解。该框架提供了一种方法来找到最佳的策略，以产生一个给定的目标非高斯状态。我们探索的例子，如猫态，弱立方相位状态，玻色码态的产生，并实现了成功概率的改善，比其他计划。我们的框架也适用于测量的高斯态是混合的情况下，这是非常重要的实验缺陷，如光子损失的分析。该框架对生成玻色子纠错码和使用资源状态实现非高斯门以及其他需要非高斯性的应用具有潜在的深远影响
2019-04-19 quant-ph
Storage States in Ultracold Collective Atoms
我们提出了一个完整的理论描述的原子存储状态的多模式框架，包括空间相干性的原子集体运营商和原子存储状态。我们证明了原子的存储态是具有最大合作数的Dicke态。在一定的限制下，对应于电磁场的多模Fock态，建立了一组多模原子存储态。这使我们更好地理解了光场的量子信息和相干信息在超冷介质中可以被保存和恢复。本文详细讨论了场与超冷介质之间量子信息的绝热传递和动态传递。
2002-07-27 quant-ph
Exact variational dynamics of the multimode Bose-Hubbard model based on SU(M) coherent states
本文提出了一种超越平均场近似的玻色-哈伯德模型动力学的变分方法。为了发展一个数值方案，我们使用了离散的Glauber相干态的过完备集及其与Perelomov [A. Perelomov，广义相干态及其应用，Springer-Verlag（Berlin，1986）]。对于粒子数S较大、模数M增大的多粒子问题，导出了广义相干态参数和波函数展开式中系数的运动变分方程，并求解了方程。对于M = 6，它揭示了必须传播的参数的数量是一个以上的数量级小于在扩展的福克态。
2021-04-13 quant-ph
Multimode Phonon-Number Measurement and Single-shot Superparity Measurement using Dispersive Shifts in a Trapped Ion
Seoul National University（首尔大学）；NextQuantum, Seoul National University（NextQuantum，首尔大学）
提出基于离子阱远失谐多模Jaynes-Cummings相互作用的色散位移框架，实现多模声子数测量和无损单次超奇偶测量（模2^k声子数测量），并实验演示单模模2、4、8的声子数测量。
2026-07-01 quant-ph
Effect of group-velocity dispersion on the generation of multimode pulsed squeezed light in a synchronously pumped optical parametric oscillator
研究同步泵浦光学参量振荡器中群速度色散对多模脉冲压缩光产生的影响，发现色散导致超模失谐与线性耦合，降低压缩水平和纠缠，影响量子态。
2024-07-26 quant-ph
Post-selective attack with multi-mode projection onto Fock subspace
ITMO University（伊托莫大学）；SMARTS-Quanttelecom LLC（SMARTS-Quanttelecom有限责任公司）；Laboratory of Quantum Processes and Measurements, ITMO University（伊托莫大学量子过程与测量实验室）；Waveguide Photonics Research Center, ITMO University（伊托莫大学波导光子学研究中心）；Institute “High School of Engineering,” ITMO University（伊托莫大学高等工程学院）
本文分析了基于相编码线性无关相干态的量子密钥分发协议中的后选择攻击，通过多模式投影到福克子空间实现概率信息提取，研究了攻击信息依赖于信号态平均光子数、信息基相位分离和量子信道预期光学损耗三个参数。
2026-03-23 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
Heralding probability optimization for nonclassical light generated by photon counting measurements on multimode Gaussian states
Palacký University（帕拉茨基大学）
本文研究了基于高斯态和光子数测量的条件量子态制备方案，通过求解多项式方程优化 heralding 概率，提升量子态制备效率，并展示了该方法在单模和双模态态生成中的应用。
2026-08-06 quant-ph
Quantum-enhanced multiparameter estimation in multiarm interferometers
量子精密测量是当今最先进的测量技术。它使用量子资源来增强相位估计的灵敏度，超出经典物理学所能达到的范围。虽然单参数估计理论已经得到了广泛的研究，但对于在成像和传感中具有重要应用的多相位同时估计，人们所知甚少。在这篇手稿中，我们提供了有用的纠缠（多模粒子之间，qudits）多相估计的条件，并将其调整到多臂马赫-曾德尔干涉。我们讨论了基准多模Fock状态包含有用的量子纠缠和克服可分离的量子态的敏感性在三臂和四臂马赫-曾德尔干涉仪-目前在集成光子技术的范围内。
2015-07-28 quant-ph
Camera-enabled scalable homodyne detection of multimode quantum light
Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)（韩国科学技术院）
利用CCD相机实现60个光学模式的同时散粒噪声极限正交测量，将本振功率需求降低六个数量级，并验证了多模压缩与纠缠。
2026-06-09 quant-ph
Double-port measurements for robust quantum optical metrology
已经提出并证明了路径纠缠Fock态（PEFS）对NOON态的光子损失具有鲁棒性[S. D. Huver \emph{et al.}，Phys.Rev.A \textbf{78}，063828（2008）]。然而，演示是基于一个测量方案，该方案尚未在实验中实施。在这项工作中，我们定量地说明了PEFS的优势，NOON态的光子损失的存在下，通过解析计算的量子费舍尔信息。为了实现这样的优势，在实践中，我们然后调查可实现的灵敏度采用三种类型的可行的测量：奇偶校验，光子数分辨，和零差测量。在这里，我们应用双端口测量策略，其中在干涉仪的每个输出端口处的光子被同时检测到上述类型的测量。
2021-04-21 quant-ph
Simulating realistic non-Gaussian state preparation
我们考虑在光子损失的情况下，利用多模高斯态和光子数分辨探测器的条件光子非高斯态制备。虽然这种状态准备的模拟往往是计算上的挑战，我们表明，获得所需的多模高斯状态福克矩阵元素可以减少到称为循环矩阵的矩阵函数的计算，并开发一个定制的算法，其计算速度比以前已知的方法。作为其效用的一个例子，我们使用我们的算法来探索三个特定的非高斯状态准备方案的损失参数空间：Fock状态预示，猫状态预示，和弱非相位状态预示。我们确认，这些计划是脆弱的光子损失，但发现有损失参数空间中的区域，是潜在的访问在实验设置对应于具有非零非高斯性的预示状态。
2019-09-05 quant-ph
Variational processing of multimode squeezed light
本文提出基于自配置光子网络的变分方案，以零差测量为代价函数顺序提取多模压缩光中最显著的超模，将电路规模和实验开销从二次方降至线性甚至常数级，并验证其在损耗与噪声下的高保真性能。
2025-09-20 quant-ph
Inefficiency of classically simulating linear optical quantum computing with Fock-state inputs
Aaronson和Arkhipov最近使用计算复杂性理论来论证经典计算机很可能无法有效地模拟具有任意Fock状态输入的线性、多模、量子光学干涉仪[Aaronson和Arkhipov，Theory Comput. 9，143（2013）]。在这里，我们提出了一个基本的论点，只利用量子光学技术。我们明确地构建这样的干涉仪的希尔伯特空间，并表明其尺寸与所有的物理资源呈指数级。我们还用一个简单的例子说明了量子理论的薛定谔和海森堡图像虽然在数学上等价，但在计算上一般是不等价的。最后，我们得出结论，我们的论点通过比较多粒子玻色子费米干涉仪的对称性要求，并使用简单的物理推理，连接的nonsimulatability的玻色子设备的计算永久的一个大矩阵的复杂性。
2014-02-18 quant-ph
Quantum Dispersive Waves and Multimode Squeezing in Pure-Kerr Parametrically Driven Cavity Solitons
Institute for Physical Science and Technology, University of Maryland（马里兰大学物理科学与技术研究所）；Department of Physics, University of Maryland（马里兰大学物理系）；Department of Mechanical Engineering, University of Maryland（马里兰大学机械工程系）；University of Maryland Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校）；National Quantum Laboratory (QLab) at Maryland（马里兰国家量子实验室）
本文首次给出纯Kerr参量驱动腔孤子的多模量子描述，揭示阈值以下的单模和双模压缩以及阈值以上的新型量子色散波，并展示高达20 dB的压缩。
2026-06-03 physics.optics quant-ph
Resource-optimal quantum mode parameter estimation with multimode Gaussian states
University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克大学）；EHU Quantum Center, University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克大学量子中心）；Basque Center for Applied Mathematics (BCAM)（巴斯克应用数学中心）；Telecom Paris, Institut Polytechnique de Paris（巴黎电信学院，巴黎理工学院）
本文提出通过多模Gaussian态实现量子模参数估计的资源最优方案，统一了粒子数和模结构视角，推导了量子 Fisher 信息的紧上界并确定了最优Gaussian态。
2026-08-18 quant-ph
Quantum metrology of noisy spreading channels
我们提供了最佳的测量策略，一类嘈杂的信道，减少到身份信道的一个特定值的参数（扩展信道）。我们提供了一个例子，是物理相关的：在相位随机噪声的存在下的位移的绝对值的估计。令人惊讶的是，这种噪声不会影响最佳测量的有效性。结果表明，对于小位移，在平均能量相同的情况下，压缩真空探测场是最优的。挤压后光电探测是获得量子费舍尔信息的最佳探测策略，而通常使用的零差探测在小位移的限制下变得无用，由于相同的效果，在光学超分辨中给出瑞利诅咒。有一个量子优势：具有$N$平均光子的压缩态或Fock态允许以比具有相同能量的经典态更好的精度来渐进地估计参数，其中$\sqrt{N}$。
2022-11-29 quant-ph
Resources for bosonic metrology: quantum-enhanced precision from a superselection rule perspective
Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques（材料与量子现象实验室）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）
本文提出一个统一的量子计量框架，通过超选择规则视角揭示玻色系统中模式和粒子纠缠对量子增强精度的不同作用，并提供通用测量优化策略和实际应用方法。
2025-11-13 quant-ph
Analytical Fock Representation of Two-Mode Squeezing for Quantum Interference
Friedrich-Schiller-Universität Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；University of Tuebingen（蒂宾根大学）
本文提出了一种解析方法，用于在任意挤压强度下分析非线性干涉仪的多光子干涉现象，并提供了新的实验观测可能性。
2026-02-10 quant-ph
The parity operator in quantum optical metrology
如果光子数是偶数，则光子数状态被分配奇偶校验，如果光子数是奇数，则奇偶校验。宇称算符是光子数算符的负1次方，是一个厄米算符，因此是一个量子力学的可观测算符，尽管它没有经典的类似物，这个概念在经典光波的背景下是毫无意义的。在本文中，我们审查工作的应用程序的宇称算子的问题，量子精密测量的检测小相移与量子光学干涉测量使用高度纠缠的场状态，如所谓的N00N状态，并通过注入双Fock状态到分束器。有了这样的状态和对干涉仪的输出光束之一进行奇偶测量，人们可以突破灵敏度的标准量子极限或散粒噪声极限，达到海森堡极限，这是量子力学对线性相移所允许的最大程度的相位灵敏度。海森堡极限灵敏度有望最终在干涉探测系统（如LIGO和VIRGO）中探测引力波的尝试中发挥重要作用。
2010-07-04 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
General rules for bosonic bunching in multimode interferometers
我们进行了一套全面的实验，其特征玻色子聚束多达3个光子在干涉仪多达16个模式。我们的实验验证了两个规则，支配玻色子聚束。最近在[1，2]中得到的第一个规则预测了聚束概率的平均行为，被称为玻色子生日悖论。第二条规则是新的，并建立了一个n！因子量子增强的概率，所有n玻色子聚束在一个单一的输出模式，相对于可区分玻色子的情况下。玻色聚束除了在诸如玻色-爱因斯坦凝聚等现象中的基本重要性之外，还可以在诸如线性光学量子计算和量子增强计量学等应用中利用玻色聚束。
2013-09-26 cond-mat.stat-mech physics.optics 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
Photonic quantum metrology with variational quantum optical non-linearities
本文提出结合量子光学非线性与变分量子算法的确定性协议，以少量操作生成计量相关态，在门错误下实现保真度指数级改进并增强抗噪性，推动光子量子计量的可扩展性。
2024-02-07 quant-ph
