Optimal estimation of the optomechanical coupling strength
我们应用量子估计理论的形式主义，以获得有关的非线性光机耦合强度的值的信息。特别地，我们讨论了最小均方误差估计和量子Cramér-Rao型不等式的耦合强度的估计。我们的估计策略揭示了一些情况下，量子统计推断是不确定的，只是导致加强事先的期望。我们表明，这些情况下也涉及最高的预期信息损失。我们表明，在一个时间周期的机械振荡的顺序的相互作用时间是最适合我们的估计方案，并比较涉及不同的光子和声子激发的情况。
2021-01-06 quant-ph
Estimation of an Optomechanical Parameter via Weak Value Amplification
在这篇文章中，我们提出了一个实验的建议，在噪声的存在下的光学机械参数的估计。该方法基于弱值放大技术，可以放大单光子对机械振子的辐射压效应。在我们的设置中，我们表明，弱值放大技术是最好的方法，依赖于一个强大的测量后选择的估计，因为第一种方法不需要一个很好的先验知识的参数，我们希望估计，而这两种策略达到相同水平的精度从费雪信息的角度来看。在存在强相关噪声的情况下，从Fisher信息的角度来看，弱值放大方法比不采用后选择并且受相同类型噪声影响的标准测量策略更可取。
2021-12-21 quant-ph
Probing gravitational interaction between milligram optomechanical oscillators operating in the quantum regime
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, TIFPA（意大利国家核物理研究所，TIFPA）；Institute of Materials for Electronics and Magnetism, Nanoscience-Trento-FBK Division（电子与磁性材料研究所，纳米科学-特伦托FBK分部）；Physics Division, School of Science and Technology, Università di Camerino（卡梅里诺大学理学院物理系）；INFN, Sezione di Perugia（意大利国家核物理研究所，佩鲁加分部）；LENS（激光工程与应用科学欧洲研究中心）；Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Firenze（佛罗伦萨大学物理与天文学系）；INFN, Sezione di Firenze（意大利国家核物理研究所，佛罗伦萨分部）；CNR-INO（意大利国家研究委员会-光学研究所）
该研究旨在检测毫克级振荡器间引力相互作用及与量子力学的关系，通过特定装置和模拟等方法，能在一定积分时间内检测引力耦合，为探测接近量子 regime 系统的引力效应搭建了现实平台。
2026-07-22 quant-ph
Optimal estimation with quantum optomechanical systems in the nonlinear regime
我们研究了含时非线性光力学哈密顿量中包含的参数的精确测量的基本界限，该哈密顿量包括非线性光物质耦合，机械位移项和单模机械压缩项。通过使用最近发展的方法来解决这个系统的动力学，我们推导出了量子费舍尔信息的一般表达式，并通过三个具体的例子证明了它的适用性：估计的强度的非线性光物质耦合，时间调制的机械位移的强度，和单模机械压缩参数，所有这些都是在共振调制。我们的结果可以用来计算一个非线性光学机械系统的一些外部和内部的影响，如力作用在系统上或调制的光-物质耦合的灵敏度。
2020-02-19 quant-ph
Position Estimation of a Parametrically Driven Optomechanical System
本文研究了同时受失谐参量放大和连续量子测量作用的机械振子的位置估计。这个模型，它可以用来产生压缩态，适用于一般的光机电系统。使用随机主方程的形式主义，我们推导出一般公式减少一个正交运动的位置不确定性。导出了从测量记录中提取最优位置估计的滤波器。我们还发现，由于这个计划并没有工作到远反作用为主的制度，实施解决边带冷却改善压缩只有轻微的。
2012-08-03 quant-ph
Optomechanical systems with linear and quadratic position couplings: Dynamics and optimal estimation
University of Cologne（科隆大学）；Forschungszentrum Jülich, Institute of Quantum Control, Peter Grünberg Institut (PGI-8)（于利希研究中心，量子控制研究所，彼得·格林伯格研究所（PGI-8））；Fondazione Istituto Italiano di Tecnologia, Center for Life Nano-Neuroscience at la Sapienza（意大利理工大学基金会，拉萨皮恩扎大学生命纳米神经科学中心）；HUN-REN Wigner Research Centre for Physics（匈牙利研究与教育网络维格纳物理研究中心）
本文研究了具有线性和二次位置耦合的光学机械系统，通过双声子相干态方法求解量子哈密顿量，并利用平衡锁相光电探测展示经典 Fisher 信息可达到量子 Fisher 信息极限。
2026-02-13 quant-ph
Optomechanically controlled response amplification for enhanced quantum sensing
Joint Laboratory of Optics of Palacký University and Institute of Physics ASCR, Faculty of Science, Palacký University（帕拉茨基大学与捷克科学院物理研究所联合光学实验室，帕拉茨基大学理学院）
通过调节腔光机械系统至增强敏感区域，利用放大的动力学响应实现量子传感精度提升，量子Fisher信息随扰动减小呈发散标度。
2026-06-08 quant-ph
Optomechanical parameter estimation
我们提出了一个统计框架的问题，从噪声光学机械系统的参数估计。推导了在长时间限制下的估计误差的Cramér-Rao下界，并与辐射计法和EM算法在力噪声功率估计中的误差进行了比较。当应用于实验数据时，EM估计被发现具有最低的误差，并遵循Cramér-Rao界最密切。我们的分析结果被认为是有价值的光机实验设计，而EM算法，其能力，以估计大部分的系统参数，被认为是有用的光机传感，原子磁力，和量子力学的基本测试。
2013-10-03 physics.optics quant-ph
Estimation of disorders in the rest positions of two membranes in optomechanical systems
本文应用量子估计理论，通过耦合腔和透射区模型估计驱动腔中两薄膜静止位置的无序性，发现温度不影响估计精度但增加达到量子最优极限的难度，且最佳策略为测量输出场正交分量。
2022-03-22 quant-ph
Gravimetry through non-linear optomechanics
提出了一种利用量子光机系统测量引力加速度的新方法。作为一个概念的证明，我们调查的基本灵敏度的腔光学机械系统的重力加速度计与轻物质相互作用的典型的三线性辐射压力的形式。腔的光输出的相位编码重力加速度$g$，并且是执行重力测量需要测量的唯一分量。我们分析表明，零差检测是最佳的读出在我们的计划，光和物质的周期性去耦的基础上，并预测一个基本的灵敏度为$Δg = 10^{-15}$ ms $^{-2}$为目前可实现的光学机械系统，在原则上，超过最好的原子干涉仪，即使是低光强度。我们的计划是惊人的鲁棒性的机械振荡器的初始热状态的积累的引力相位只取决于在演化过程中产生的纠缠光机械状态的组件之间的相对位置分离。
2018-03-22 quant-ph
Enhancing the bandwidth of gravitational-wave detectors with unstable optomechanical filters
对于引力波干涉探测器，当聚焦于散粒噪声水平时，在探测器带宽和峰值灵敏度之间存在折衷。这与信号的频率相关传播相位滞后（正色散）有关。我们考虑嵌入一个有源不稳定滤波器-一个腔辅助的光学机械设备工作在不稳定制度-内的干涉仪，以补偿相位，并使用反馈控制，以稳定整个系统。我们表明，该方案在原则上可以提高带宽，而不牺牲峰值灵敏度。然而，由于光机械滤波器中机械振荡器的热波动，这对环境温度和机械品质因数提出了非常严格的要求，因此实现它存在一个实际困难。
2015-05-30 physics.optics quant-ph
Narrowing the filter cavity bandwidth via optomechanical interaction
我们建议使用光机械相互作用来缩小滤波腔的带宽，以实现先进的引力波探测器中的频率依赖压缩，受到光机械诱导透明的想法的启发。这不仅使我们能够实现窄带宽，与桌面光学腔的几百Hz检测频带相当，而且还可以在很宽的范围内调谐带宽，这对于优化不同引力波源的灵敏度是理想的。其实现的实验挑战是对低热噪声的严格要求，这将需要极好的机械品质因数，这是很难通过使用当前可用的低损耗机械振荡器来实现的;一种可能的解决方案是使用机械阻尼的光学稀释，这可以大大放松对机械的要求。
2014-10-10 quant-ph
Gravimetry enhanced by nonreciprocal optomechanical coupling
本文提出利用耗散光机械腔中的非互易耦合测量重力加速度，证明其在强单光子驱动、双光子临界点及弱驱动量子 Fisher 信息等情形下均优于互易耦合。
2025-05-14 quant-ph
An Optomechanical Quantum Cavendish Experiment
实验物理学中的一个悬而未决的问题是量子体系中引力效应的特征。我们提出了一个实验装置，使用久经考验的技术，在腔光学力学观察的影响，两个微机械振荡器之间的引力相互作用的干涉腔光子通过在可见度的变化的干涉光子。引力耦合导致可见度的周期和大小发生变化，其可观测性在当前技术范围内。我们讨论了这种装置的可行性以及引力相互作用对纠缠的影响。
2018-06-15 gr-qc quant-ph
Optimal Fidelity Witnesses for Gravitational Entanglement
光机系统在量子信息和重力之间的界面上为基础研究开辟了新的可能性。最近，Bose等人提出了一个雄心勃勃的实验方案，测量两个光机械系统之间的引力相互作用产生的纠缠。该方案依赖于见证两个系统之间的纠缠。在这里，我们开发了一个通用的框架来研究质量的两方纠缠证人使用忠诚的证人。然后，我们将这个框架应用于引力纠缠的建议，优化纠缠的检测。我们构建了一个证人组成的只有5个非平凡的自旋测量，我们与其他建议的证人进行比较。通过后处理，我们的见证可以检测设置中任何相位选择的纠缠，直到一组测量零。
2022-02-28 quant-ph
Cascaded Optomechanical Sensing for Small Signals
Institute of Science and Technology Austria (ISTA)（奥地利科学技术研究所）；Institute for Theoretical Physics, Eberhard Karls Universität Tübingen（蒂宾根大学理论物理研究所）；Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät, Universität Siegen（锡根大学自然科学技术学院）；Department of Physics and Astronomy, University College London（伦敦大学学院物理与天文系）；ZARM, University of Bremen（不来梅大学ZARM中心）
本文提出一种基于级联光学机械谐振腔的相干传感方案，实现海森堡极限灵敏度，用于高精度力传感及重力场、暗物质等探测。
2026-09-01 quant-ph
Probing anharmonicity of a quantum oscillator in an optomechanical cavity
提出了一种高精度测量通过辐射压耦合到光场的量子振子的非谐性的方法。我们的协议使用一系列的脉冲相互作用，以执行一个循环中的相位空间的机械振荡器，这是准备在热状态。我们展示了光场如何获得一个相位依赖于非谐性。值得注意的是，人们只需要很小的机械运动的初始冷却来探测甚至很小的非谐性。最后，通过应用量子估计理论的工具，我们计算了由量子力学提出的估计精度的极限，并将其与可行的测量方法，如零差和外差检测腔场所获得的精度进行了比较。特别是，我们证明了零差检测是接近最佳的限制，大量的光子的领域，我们讨论了小的非谐性的估计精度方面的信噪比。
2016-05-03 quant-ph
Feasible generation of gravity-induced entanglement by using optomechanical systems
Kyushu University（九州大学）
本文探讨了利用声光系统检测重力诱导纠缠的可行性，通过求解里卡蒂方程评估了光学机械镜片的条件协方差矩阵的时间演化，证明了在无光学机械耦合的情况下，纠缠生成速度更快。
2024-05-28 gr-qc quant-ph
Time uncertainty and fundamental sensitivity limits in quantum sensing: application to optomechanical gravimetry
Qatar Center for Quantum Computing, Collage of Science and Engineering, Hamad Bin Khalifa University（卡塔尔量子计算中心，科学与工程学院，哈利法大学）；Canadian Quantum Research Center（加拿大量子研究中心）；Dipartimento di Fisica e Astronomia, Universitá di Firenze（佛罗伦萨大学物理与天文学系）；CNR-Istituto Nazionale di Ottica and INFN（国家研究委员会光学研究所和INFN）；Irving K. Barber School of Arts and Sciences, University of British Columbia Okanagan（英属哥伦比亚大学奥卡纳根分校欧文K巴伯艺术与理学院）；Department of Mathematical Sciences, Durham University（达勒姆大学数学科学系）；Computational Mathematics Group, Faculty of Sciences, Hasselt University（哈瑟尔特大学理学院计算数学组）
本研究通过推导量子 Fisher 信息矩阵，揭示了时间不确定性对量子传感灵敏度的影响，并提出最优解耦条件以提升光学机械重力仪的测量性能。
2026-02-20 quant-ph
Amplification and generation bounds of gravity-induced entanglement in pulsed optomechanical systems
Burke Institute for Theoretical Physics, California Institute of Technology（加州理工学院伯克理论物理研究所）
通过脉冲光机械系统研究引力诱导纠缠，发现纠缠可通过压缩态或Fock态输入放大，但产生阈值由引力耦合与热退相干竞争决定，且无法通过输入态降低。
2026-05-25 gr-qc quant-ph
Quantum metrology with optomechanical systems in the nonlinear regime
本文主要研究非线性腔光机系统的数学描述及其应用。第一部分是关于求解附加含时机械位移和单模压缩项的标准非线性光机哈密顿量的动力学。该解决方案是基于确定一个李代数，产生的系统的时间演化，这减少了考虑一组有限的耦合常微分方程的实函数的问题。第二部分将推广的光机哈密顿量的解应用于非高斯性的研究。我们计算了光机械态的非高斯特性作为哈密顿量中参数的函数，并研究了非高斯性、非线性耦合强度和单模机械压缩项强度之间的相互作用。我们发现非线性耦合的强度和形式对非高斯性有很大的影响，并且它与压缩项的关系是非常复杂的。第三部分涉及使用非线性光学机械系统作为量子传感器。给出了广义光力学哈密顿量，导出了量子费舍尔信息的一般表达式，并通过三个具体的例子证明了它的适用性：非线性光-物质耦合的强度，时间调制的机械位移的强度，以及单模机械压缩参数的强度，所有这些都是在共振时调制的。在论文的最后一章中，我们考虑了用光机系统估计常重力加速度的问题。我们的研究结果表明，光学机械系统原则上可以用作强大的量子传感器。
2020-03-25 quant-ph
Cooling the Motion of a Silica Microsphere in a Magneto-Gravitational Trap in Ultra-High Vacuum
悬浮光学机械系统，特别是被困在真空中的粒子，为研究与环境隔离的物体的机械行为提供了独特的平台。最终，这样的系统可能使研究量子力学、引力和其他弱力的基本问题成为可能。虽然纳米颗粒的光学捕获已经成为典型的悬浮光学机械系统，但由于所需的高光强的加热，特别是当与高真空环境结合时，它并非没有问题。本文研究了超高真空中的磁引力阱。与光阱相比，我们利用永磁体产生的磁场和引力相互作用，为反磁性粒子创造了一个完全被动的陷阱。我们证明了冷却的质心运动的被困的二氧化硅微球从环境温度到一个有效的温度接近或低于一毫开尔文在两个自由度的光学反馈阻尼。
2018-02-09 quant-ph
Fundamental quantum limits of multi-carrier optomechanical sensors
涉及多个光学载体的光学机械传感器可能经历机械介导的相互作用，从而导致跨光场的多模相关性。一个实例是激光干涉引力波探测器，其引入多个载波频率用于经典感测和控制目的。一个突出的问题是，这样的多载波光机传感器是否优于其单载波对应的量子限制的灵敏度。我们表明，最好的精度是通过传感器的单载波实例实现的。对于当前的LIGO探测系统来说，这种精度已经可以达到。
2018-09-18 gr-qc quant-ph
Quantum-limited estimation of continuous spontaneous localization
我们应用量子估计理论的形式主义来提取信息的连续自发局域化（CSL）形式的潜在崩溃机制。为了估计负责CSL机制耦合到大规模系统的场的强度，我们考虑机械谐振器和腔场之间的光机械相互作用。我们的估计策略通过探测振子的状态或驱动其运动的电磁场的状态。特别是，我们专注于全光学测量，如零差和外差测量。我们还比较了这些策略的性能与自旋辅助的光学机械系统，其中CSL参数的估计是通过时间选通自旋测量进行的。
2016-10-26 quant-ph
Optomechanical test of the Schrödinger-Newton equation
薛定谔-牛顿方程被认为是一个实验上可检验的替代量子引力的方程，可以在低能量下得到。它包含了自引力项，这稍微修改了量子动力学。在这里，我们表明，它扭曲了谐波系统的频谱。基于这种效应，我们提出了一个光学机械实验与捕获的微盘来测试薛定谔-牛顿方程，我们表明，它可以实现与现有的技术。
2015-10-06 gr-qc quant-ph
Reinforcement learning assisted non-reciprocal optomechanical gyroscope
提出一种基于旋转腔光机械谐振器与锥形光纤耦合的非互易光机械陀螺仪架构，利用强化学习在目标角速度范围内优化灵敏度，实现了高精度、微型化的惯性传感。
2025-07-16 quant-ph
True and apparent motion of optomechanical resonators, with applications to feedback cooling of gravitational wave detector test masses
LIGO Laboratory, Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院物理系LIGO实验室）
本文通过双光子形式主义分析光学机械谐振器的真实运动，探讨反馈冷却中噪声与控制的影响，提出优化的 squeezed 状态和反馈配置以降低波动。
2026-02-27 gr-qc quant-ph
Controlling multiparameter quantum estimation in exciton-optomechanics system
Mohammed V University in Rabat（拉巴特穆罕默德五世大学）；Ibnou Zohr University（伊本·佐赫尔大学）
研究激子-光力学混合系统中同时估计激子-光子耦合强度和激子衰减率的多参数量子估计，发现强耦合和低温可提高精度，外差检测优于零差检测。
2026-06-08 quant-ph
Quantum-induced Stochastic Optomechanical Dynamics
Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro（里约热内卢天主教大学）
本文研究了量子诱导的光机相互作用如何产生随机动力学，并探讨其与引力波噪声及热力学的联系。
2024-10-09 cond-mat.stat-mech quant-ph
Photothermal effect in macroscopic optomechanical systems with an intracavity nonlinear optical crystal
腔内压缩是一种很有前途的技术，它可以提高引力波探测器的灵敏度和冷却光机械振荡器到基态。然而，光热效应可能会修改由于在光学腔中的非线性光学晶体的存在而发生的光机械耦合。我们提出了一种新的方法来预测光热效应的影响，通过测量的光机械振荡器的磁化率和识别的净光学弹性常数和光热吸收率。使用这种方法，我们成功地精确地估计参数，即使是微小的光热效应，这是无法测量使用以前开发的方法。
2022-11-04 physics.optics quant-ph
Macroscopic quantum entanglement between an optomechanical cavity and a continuous field in presence of non-Markovian noise
该研究针对非马尔可夫噪声环境，构建了可数值量化未解析边带区相干光驱动光机械腔与连续光场间纠缠的框架，并应用于先进LIGO场景，给出了噪声下纠缠存在的参数区间，拓展了宏观量子纠缠的研究体系。
2024-03-05 quant-ph
Detecting large extra dimensions with optomechanical levitated sensors
从太阳系到亚毫米波系统，大量的桌面实验都在努力探测大的额外维度，但仍然缺乏直接的证据。本文提出了一种利用光腔光机方法在4+2维微米尺度上检验引力定律的方案。研究了光学腔中耦合量子悬浮振子的探测谱。结果表明，当存在较大的额外维时，可以产生谱分裂。与以前的实验相比，通过采用特定的几何结构和屏蔽镜来控制和抑制卡西米尔背景的影响，可以提高灵敏度。微弱的频率分裂可以通过泵浦-探测方案进行光学读取。因此，我们可以在不使用等电子技术的情况下，通过光谱学来探测体基ADD模型中的引力偏差。
2018-05-09 hep-ex physics.optics quant-ph
A phase-sensitive optomechanical amplifier for quantum noise reduction in laser interferometers
未来的引力波干涉仪的灵敏度预计将受到量子真空波动的限制，这可以通过量子非破坏方法（如压缩真空注入）来降低。然而，在读出链中的光损耗严重限制了这种方案的有效性。我们提出了一种光学机械装置安装在检测器的输出，减轻读出损失的影响，从而使检测器tobearly利用量子噪声规避计划。
2020-06-04 physics.ins-det quant-ph
The Langevin-equation description of optomechanics with the dispersive and dissipative optomechanical coupling
Swiss Federal Institute of Technology (EPFL)（瑞士联邦理工学院）
研究光机械系统，用基于经典波动方程的方法推导相关方程，与朗之万方程形式比较，评估其有效性及适用范围，发现涉及耗散光机械耦合时该形式存在问题，如腔衰减率与耦合关系不符、输入场相位因子缺失等。
2026-07-20 quant-ph
Recovering correlations in optomechanical heterodyne spectra for high-precision quantum displacement sensing
零差和外差检测代表了使用光学腔的量子位移感测的“双支柱”，已经允许重大突破，包括检测引力波和量子基态冷却机械振荡器的运动。两者在量子光学力学中作为诊断都可能存在缺点，要么通过对称化（零差），要么通过相关性的损失（外差）。我们表明，对于适度的外差拍频（$Ω\sim ω_M/10 \gg Γ$），明智的建设的测量电流的自相关可以恢复（i）频谱具有较强的边带，但没有不精确的噪声基底（ii）频谱是一个混合的，结合零差和外差边带功能。我们用随机数值模拟了实验实现，并发现与分析量子噪声谱非常一致。我们将这种丢失的外差相关性的回顾性恢复称为“r-外差”：由于该方法仅涉及正常外差时间信号的后处理，因此除了对$Ω$的幅度的限制之外，没有额外的实验限制。
2017-04-19 quant-ph
Probing optomechanical correlations between two optical beams down to the quantum level
辐射压力的量子效应预计将限制第二代引力波干涉仪的灵敏度。虽然这种效应无处不在，但它是如此微弱，以至于还没有被实验证明。利用高精细度光学腔和经典强度噪声，我们证明了被送入同一运动镜腔的两束光之间的辐射压力诱导的相关性。我们的方案可以扩展到量子水平，并在高灵敏度测量和量子光学的应用。
2008-09-15 gr-qc quant-ph
Quantum thermometry with an optomechanical system
本文提出以光机械系统中的光场作为探针温度计，通过开放量子系统方法计算量子 Fisher 信息，并利用能级聚集与参数调控拓宽测温范围、增强低温热灵敏度。
2024-12-04 quant-ph
Squeezing- and non-Gaussianity-enhanced quantum thermometry and magnetometry via quadratic interactions in optomechanical-like systems
Koç University（科奇大学）；TÜBITAK Research Institute for Fundamental Sciences (TBAE)（土耳其应用科学与技术研究基金会基础科学研究院（TBAE））
该研究通过光学机械类系统中的二次相互作用，提升低温下量子温度计和磁计的灵敏度，发现中等耦合和强耦合条件下产生压缩和非高斯特性，从而在弱场和低温区域实现灵敏度的显著增强。
2026-09-24 quant-ph
Creating and Verifying a Quantum Superposition in a Micro-optomechanical System
微光学机械系统是最近提出的在相对大质量系统中实现量子力学效应的许多建议的核心。在这里，我们专注于一个特定的实验，旨在证明大规模的量子叠加，虽然所获得的结果应该推广到类似的实验。我们详细分析了有限温度对实验解释的影响，并得到了悬臂梁非经典程度的下限。虽然从有限温度开始测量量子退相干时间是可能的，但量子叠加的明确演示需要机械谐振器处于或接近基态。这可以通过基模的光学冷却来实现，这也提供了一种测量该模式中平均声子数的方法。我们还计算了环境引起的退相干率，并估计了彭罗斯和迪奥西提出的引力坍缩机制的时间尺度。鉴于最近的实验进展，实现所述实验的实际考虑进行了讨论。
2008-10-05 quant-ph
Coherent Cancellation of Backaction Noise in optomechanical Force Measurements
光机械探测器已经达到了位置和力传感的标准量子极限，其中测量反作用噪声开始成为灵敏度的限制因素。M. Tsang和C.物理学中的洞穴。105 123601（2010）。我们提供了这种方法的详细分析，并评估其优点，要求和局限性。我们的结论是，基于微光学机械系统的原理证明演示是苛刻的，但可能的。然而，对于与引力波探测器相关的参数，对反作用规避的要求似乎是禁止的。
2014-03-12 cond-mat.mes-hall gr-qc quant-ph
Force Tracking in Cavity Optomechanics with a Two-Level Quantum System by Kalman Filtering
本文研究了用卡尔曼滤波方法对具有反作用噪声的二能级光机系统中时变力的波形估计（跟踪）。假设反作用和测量噪声是高斯白噪声。通过对连续时间光机系统进行离散化处理，利用无偏最小方差卡尔曼滤波估计系统的状态。在外力也是离散时间的条件下，得到了时变力的估计量。此外，力估计的精度，描述的均方误差，从理论上推导。最后，通过数值算例比较了理论精度和数值精度，说明了该算法的可行性。
2019-03-04 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
Beating quantum limits in optomechanical sensor by cavity detuning
研究了基于失谐高精谐振腔的可动镜光机械传感器的量子极限。我们表明，在失谐腔中的光施加在反射镜上的辐射压力引起反射镜动力学的修改，并使反射镜的运动敏感的信号。这导致通过反射镜动力学放大信号，并且导致传感器灵敏度的提高超过标准量子极限，达到仅与反射镜的机械耗散相关的最终量子极限。这种改进与失谐信号回收引力波干涉仪中的预测有些相似，并使高精谐振腔成为测试这些量子效应的模型系统
2006-02-03 gr-qc quant-ph
Enhancing the sensitivity of quantum optomechanical gyroscope by optical Kerr effect
提出利用光学Kerr效应提高量子光机械陀螺仪灵敏度，通过量子Fisher信息评估发现Kerr相互作用可显著提升灵敏度并实现超Heisenberg标度，为未来开发高性能QOMG提供了有价值的量子资源。
2025-05-29 quant-ph
Probing of nonlinear hybrid optomechanical systems via partial accessibility
混合光机系统正在成为量子技术的一种富有成效的架构。因此，确定相关的原子-光和光-力学耦合是此类系统中的一项重要任务。在非平衡动力学期间，这些耦合的指纹留在系统的全局状态中。然而，在实践中，对整个系统进行测量是不可行的，因此，必须依赖于对子系统之一的部分访问，即原子、光或力学。在这里，我们进行了全面的分析，以确定最佳的子系统探测耦合。我们发现，如果光-力学耦合是已知的或不相关的，取决于量子位-光耦合的范围，那么最佳子系统可以是光或量子位。在其他情况下，例如，同时估计的耦合，光通常是最佳的子系统。这可以解释为光是其他两个子系统之间的媒介。最后，我们表明，广泛使用的零差检测可以提取一个公平的分数从光的自由度耦合的信息。
2022-01-05 quant-ph
Quantum interactions between a laser interferometer and gravitational waves
LIGO探测到的引力波标志着广义相对论对量子物质的可测量效应迈出了第一步。在目前的运行中，激光干涉引力波探测器在高频下已经受到量子限制，计划中的升级旨在将噪声基底降低到更宽带宽上的量子水平。这提出了一个有趣的想法，即引力波探测器，或者更一般的光机系统，除了从高能天体物理事件中探测引力波之外，还可以揭示什么关于引力的信息，比如它的量子性质与经典性质。本文对引力波及其与探测器的相互作用进行了量子处理。我们表明，治疗恢复已知的运动方程在经典的重力极限，我们应用我们的配方来研究系统动力学，特别注重重力量子化的影响。我们的框架也可以扩展到研究引力的替代理论，以及它们的特征在量子光学机械系统中表现出来的方式。
2018-08-28 gr-qc quant-ph
Enhanced Gravitational Entanglement via Modulated Optomechanics
本研究通过调制光机械耦合显著增强两个隔离系统间的引力介导纠缠率，尤其在低质量高频系统中提升多个数量级，但伴随等量退相干增加，并揭示量子关联观测与测量精度极限的紧密联系。
2023-11-06 quant-ph
Probing minimal observable length with dark modes in an optomechanical detector
本文提出利用光力学系统中振荡器的亮暗模式效应在低能标下测量广义不确定性原理，通过亮模式放大GUP诱导的非线性并由暗模式噪声谱读出，在实验参数下分辨率比电弱水平低10个数量级。
2025-08-14 quant-ph
Radiation-pressure cooling and optomechanical instability of a micro-mirror
最近在桌面实验或引力波干涉仪的实验进展，启发了独特的位移灵敏度提供的光学干涉。当反射镜响应于辐射压力而移动时，更高的功率操作虽然对于进一步提高灵敏度至关重要，但是将增加辐射压力的量子效应，或者甚至危及为下一代干涉仪提出的失谐腔的稳定操作。这种光学机械不稳定性的出现是反射镜的运动与光场动力学之间的非线性相互作用的结果。实际上，在失谐腔中，反射镜的位移耦合到强度波动，这修改了反射镜的有效动力学。这种“光学弹簧”效应已经在具有移动壁的电磁波导的机械阻尼、特别设计的弯曲振荡器的谐振频率以及通过二氧化硅微环形谐振器的光学机械不稳定性上得到了证明。我们在这里提出了一个实验，其中的微机械谐振器被用作一个非常高的精细光学腔和它的位移监测前所未有的灵敏度的镜子。通过失谐腔，我们已经观察到了急剧冷却的微谐振腔的腔内辐射压力，下降到10 K的有效温度。我们还得到了一个有效的加热相反的失谐，观察到的辐射压力引起的谐振腔的不稳定性。进一步的实验进展和低温操作可能导致通过被动或主动冷却技术对机械谐振器的量子基态的实验观察。
2006-07-28 quant-ph
Quantum sensing with milligram scale optomechanical systems
探索经典力学和量子力学之间的界限一直是现代物理学的中心主题之一。最近，精确测量作用在具有光学腔的毫克尺度振荡器上的力的实验作为测试量子力学、退相干机制和引力物理的有前途的工具而引起了人们的兴趣。在本文中，我们回顾了使用毫克级光机系统的实验现状。我们比较了用摆、扭摆和光悬浮镜达到量子态的可行性。给出了设计高$Q$摆的考虑因素、扭转摆具有比扭转摆更好的力灵敏度的条件以及设计反射镜悬浮的约束条件。
2020-03-31 astro-ph.IM physics.optics quant-ph
Atto-Nm Torque Sensing with a Macroscopic Optomechanical Torsion Pendulum
通过将振荡器耦合到光学腔，可以执行对机械振荡器的位移和作用在其上的力的精确测量。布朗热力是测量灵敏度的一个基本限制，它阻碍了将精确的力测量作为基本研究工具的能力，特别是在宏观量子测量和桌面引力实验的背景下。具有低机械共振频率的扭摆可以被在共振频率以上的非常小的热力（来自其悬挂）限制。在这里，我们报告了由棒镜形成的10毫克扭转摆的扭矩传感，在两侧使用两个光学腔。通过从腔中减去两个信号来测量旋转模式，而腔内辐射压力用于用1 kHz光学弹簧捕获扭转模式。所得到的20 aNm/ $\sqrt{\rm Hz}$的扭矩灵敏度是毫克级扭摆的记录。这样一个具有高灵敏度的大型光机装置可以揭示宏观量子力学和引力物理。
2020-01-17 gr-qc physics.ins-det quant-ph
Quantum-Limited Mirror-Motion Estimation
我们的实验表明，光学机械运动和力的测量量子精度限制的量子克拉美-拉奥界限（QCRBs）。利用相干态和相位压缩态的光束测量了随机外力作用下镜面的运动。利用光学相位跟踪和量子平滑技术，我们实现了位置，动量和力的估计精度接近QCRBs与相干态，而使用压缩态的估计显示出明确的量子增强超出相干态的界限。
2013-05-01 quant-ph
Observation of generalized optomechanical coupling and cooling on cavity resonance
光场与腔镜运动之间通过辐射压的光机耦合对于宏观量子物理的探索和引力波的探测具有重要意义。它已被用来冷却机械振荡器到其量子基态，并已被认为是提高GW检测器的灵敏度，例如通过光学弹簧效应。在这里，我们提出了广义的，即色散和耗散的光机耦合，与宏观（1.5毫米）^2大小的氮化硅（SiN）膜在腔增强迈克尔逊型干涉仪的实验表征。我们报告的第一次强大的光学机械冷却耗散耦合的基础上，即使在腔谐振，在良好的协议与理论。我们的结果将允许新的实验制度，在宏观量子物理和GW检测。
2015-01-26 cond-mat.mes-hall gr-qc physics.optics
Single-Spin Readout and Quantum Sensing using Optomechanically Induced Transparency
本文提出利用光力诱导透明和自旋-应变耦合实现力学介导的单次自旋读出，在金刚石硅空位缺陷中测量时间比荧光读出短一个数量级，并可用于高灵敏度参数估计计量。
2023-04-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
