Quantum metrology in a nonlinear-interferometer with feedback
本文提出带反馈回路的非线性干涉仪,通过两种反馈方案提升相位估计的量子Fisher信息,在低损耗和小相位条件下优于标准SU(1,1)干涉仪,并可通过压缩与反压缩算符切换增强大相位下的QFI。
2025-07-23 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
Time-frequency metrology with two single-photon states: phase space picture and the Hong-Ou-Mandel interferometer
本文以时频连续变量为标准框架,描述单光子态并探讨其计量特性与相空间图景的关系,详细分析了 Hong-Ou-Mandel 干涉仪的精度极限与广义符合概率公式,并系统评估了该测量对任意酉变换的最优性。
2023-01-27 quant-ph
Multiparameter quantum metrology at Heisenberg scaling for an arbitrary two-channel linear interferometer with squeezed light
University of Portsmouth(朴茨茅斯大学)
利用 squeezed 光在任意双通道线性干涉仪中实现 Heisenberg 缩放的多参数量子计量,为高精度光学干涉计量提供实验可行的设计原则。
2025-09-09 quant-ph
Optimum quantum resource distribution for phase measurement and quantum information tapping in a dual-beam SU(1,1) interferometer
量子纠缠是量子精密测量中的一种资源,可以将其分配给两个正交的物理量,以增强它们的联合测量灵敏度,如量子密集计量学中所证明的那样。另一方面,我们也可以把所有的量子资源只用于相位测量,以获得最佳的测量灵敏度。在这里,我们实验实现了双光束计划在SU(1,1)干涉仪的最佳相位测量灵敏度。我们证明了一个3.9 dB的改善信噪比的最佳经典方法,这是3 dB优于传统的单波束计划。此外,该方案还实现了量子纠缠场的量子光学抽头,具有SU(1,1)干涉仪在量子精密测量和量子信息中实际应用的全部优点。
2018-11-06 quant-ph
Geometric phase amplification in a clock interferometer for enhanced metrology
本文提出利用时钟干涉仪在临界工作点附近通过几何相位放大实现信噪比增益,实验测得8.8分贝精度增强,并有望在更高原子通量下达到数十分贝,为基础物理探测和高性能传感提供新途径。
2024-05-16 quant-ph
Optical interferometer using two-mode squeezed light for enhanced chip-integrated quantum metrology
本研究提出利用双模压缩光和微环谐振腔实现芯片集成量子计量,在现实损耗下小型设备相比相干光可实现高达十倍的量子改进,性能媲美大型经典传感器。
2024-07-29 quant-ph
Multimode Fock states with large photon number: effective descriptions and applications in quantum metrology
我们开发了通用的工具来计算和有效地计算多模$N$ -光子态在一维波导中的非线性衰减产生的相关可观测量。然后,我们考虑在马赫-曾德尔干涉仪中的光学干涉,其中$d$模式的光子态进入干涉仪的每个臂。我们推导出一个简单的表达式的量子费舍尔信息在每个模式的平均光子数,并表明,它可以饱和的数目分辨光子测量,不区分不同的$d$模式。
2020-02-18 quant-ph
Coherently driven photonic de Broglie Sagnac interferometer
由于海森堡极限超越标准量子极限的量子优势,几十年来人们对量子测量进行了深入研究,以实现量子精密测量的潜在应用。量子测量的核心是满足海森堡不确定原理的非对易变量上的二分光子对或被一个参量猝灭的压缩光之间的量子关联。结果,量子测量在测量灵敏度方面带来平方根定律的量子增益。在量子精密测量中,光子德布罗意波(PBW)是这种增益的关键特征,特别是对于超过瑞利标准的经典极限或简单的衍射极限的相位分辨率增强。然而,由于诸如NOON态的高阶纠缠光子对产生的效率极低,用于量子精密测量的PBW的实现受到严重限制。在这里,一个完全不同的机制,量子测量介绍了一种新类型的PBW,并提出了其潜在的应用程序的修改Sagnac干涉仪,其中的分辨率增强是几个数量级高于其经典的对应。
2020-02-18 quant-ph
Quantum metrology in a lossless Mach-Zehnder interferometer using entangled photon inputs
本研究针对无损Mach-Zehnder干涉仪的相位估计问题,通过贝叶斯推断优化输入态与测量策略,推导了单次及重复测量下的最优态与标度公式,并经蒙特卡洛模拟验证局部非自适应方法是降低相位不确定度最有效的实用方案。
2023-10-03 quant-ph
Multiphoton interference in quantum Fourier transform circuits and applications to quantum metrology
本研究提出一种利用路径与偏振模式简化QFT干涉仪构建的通用技术,首次观测到四光子广义Hong-Ou-Mandel效应,并利用其产生的数-路径纠缠确定性实现光学相位超灵敏度,为量子计量等领域提供支撑。
2017-08-01 quant-ph
Quantum metrology with a scanning probe atom interferometer
我们使用小原子玻色-爱因斯坦凝聚体作为干涉扫描探针,以几微米的分辨率绘制出芯片表面附近的微波场。使用原子之间的纠缠,我们克服了标准的量子限制的干涉4 dB,并保持增强的性能的询问时间高达20 ms。这表明了有用的量子精密测量与纠缠态时,粒子数是有限的,由于小探针的大小。将原子干涉测量扩展到微米空间分辨率,使电磁场传感,表面科学和基本短程相互作用的研究中的新应用成为可能。
2013-03-06 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Lossy Quantum Optical Metrology with Squeezed States
我们研究了在光子损失情况下利用压缩态的精确相位估计。我们精确的量子费舍尔信息计算显示出显着的量子增强,从而揭示了在这种噪声情况下的实际量子精密测量的基准。然而,我们发现现有的奇偶性测量方案[P.M.Anisimov等人,Phys.Rev.Lett. 104,103602(2010)]的行为甚至比给定非常小的损耗的经典情况更差,除非我们采用适当的损耗相关相移。利用我们的公式,可以同时计算光子资源配置的折衷策略的两个优化方面,包括探测前相移和随之而来的光强。因此,我们的研究结果为在实验上实现压缩态相位估计的量子精密测量提供了可能。
2013-08-10 quant-ph
Effects of losses in the hybrid atom-light interferometer
增强拉曼散射可以通过注入与初始制备的集体原子激发相关的种子光场来获得。这种喇曼放大过程可用于实现原子-光混合干涉仪。用零差检测法和强度检测法对该干涉仪的相位灵敏度和信噪比进行了数值计算,并给出了两种方法的差别。当存在光场损失和原子退相干时,测量精度会降低,这可以用输出模间去相关条件的破坏来解释
2016-03-11 quant-ph
Phase estimation for an SU(1,1) interferometer in the presence of phase diffusion and photon losses
本文从理论上研究了在考虑噪声影响的情况下,具有两臂相移的SU(1,1)干涉仪的量子费舍尔信息(QFI)。通过对净化过程的分析,提出了一种考虑相扩散效应的广义相变换。在此基础上,导出了同时考虑相位扩散和光子损失影响时的QFI解析表达式和量子精度的界。为了克服标准量子极限和噪声对相位估计精度的影响,给出了退相干系数随总平均光子数变化的上界。
2018-06-13 quant-ph
Heisenberg limited single-mode quantum metrology
双模干涉仪,如基于两个空间光模的迈克耳孙干涉仪,为量子精密测量奠定了基础。利用Fock态的无限维Hilbert空间,利用单个玻色子模,可以在双模干涉仪中实现超过散粒噪声极限(SNL)的测量精度,而不是在双模干涉仪中探索量子纠缠.然而,实验演示仍然难以捉摸。在这里,我们展示了一个单模相位估计,接近海森堡极限(HL)无条件。由于微波腔的强色散非线性和长相干时间,$\left(\left|0\right\rangle +\left|N\right\rangle \right)/\sqrt{2}$形式的量子态被产生、操纵和检测,具有高精度,导致实验相位估计精度缩放为$\sim N^{-0.94}$。在距离HL仅为$1.7$ ~ $\mathrm{dB}$的$N=12$处,实现了$9.1$ ~ $\mathrm{dB}$对SNL的精度提高。我们的实验结构是硬件有效的,可以结合量子纠错技术来对抗退相干,从而有望在实际应用中的量子增强传感。
2019-01-28 quant-ph
Effects of losses on the sensitivity of an actively correlated Mach-Zehnder interferometer
从理论上研究了主动关联马赫-曾德尔干涉仪(ACMZI)的量子Cramér-Rao限,其中相位平均法获得的量子费舍尔信息可以给出适当的相位敏感限,而无需任何外部相位参考.我们用零差检测和强度检测的方法数值计算了存在损耗时的相位灵敏度。在无损和极低损耗条件下,ACMZI在平衡情况下运行,以超过标准量子限制(SQL)。随着损耗的增加,灵敏度的降低也会增加。但是在一定范围内,可以通过调整光束复合过程的增益参数来减小灵敏度的降低,实现灵敏度在不平衡的情况下能够继续战胜SQL。我们的计划提供了一个优化方法的相位估计存在的损失。
2021-03-10 quant-ph
Losses-based test of wave-particle duality with Mach-Zehnder interferometers
从理论和实验上研究了马赫-曾德尔干涉仪(MZI)中有损耗光子的波粒二象性。实验是用标准的MZI进行的,分束器或合束器是连续变化的。损耗被故意引入MZI内部(分束器和光束合并器之间的两个臂)或MZI外部(光束合并器之后)。证明了不平衡损失对可预报性$P$(粒子性质)和能见度$V$(波浪性质)有很大的影响。对于前一种情况,对偶不等式成立,而对于后一种情况,对偶不等式被“违反”。我们得到了$P^2+V^2>1$。原则上可以通过切换两个路径和检测器,然后对结果进行平均来消除这种"违规“。观测结果可以从理论上得到很好的解释。实验是用相干光代替单光子进行的,并证明了它们在MZI的对偶性实验中是完全等价的。
2014-02-07 quant-ph
Linear Optical Quantum Metrology with Single Photons: Exploiting Spontaneously Generated Entanglement to Beat the Shot-Noise Limit
量子数-路径纠缠是用于超灵敏量子精密测量的资源,并且特别地提供子散粒噪声或甚至海森堡限制的灵敏度。然而,这种数路纠缠被认为是资源密集型的,首先要创建-通常需要非常强的非线性,或具有前馈的非确定性准备方案,这是难以实现的。最近,从多光子步行者的量子随机行走的研究,以及与单光子输入馈入的无源线性光学干涉仪的计算复杂性的研究中,已经表明,这种无源线性光学器件产生了超指数大量的数量路径纠缠。一个合乎逻辑的问题是,这种纠缠是否可以用于量子精密测量。我们在这里回答这个问题是肯定的,表明一个简单的,被动的,线性光学干涉仪-美联储只有不相关的,单光子输入,再加上简单的,单模,不相交的光电探测-是能够显着击败散粒噪声限制。我们的结果意味着一条通往实用量子精密测量的途径。
2015-05-04 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
Squeezed state metrology with Bragg interferometers operating in a cavity
布拉格干涉仪使用由两个动量态组成的赝自旋1/2系统,已经成为精密测量的成熟技术。最先进的布拉格干涉仪正在迅速超越技术限制,预计不久将在不相关原子设定的投影噪声极限附近工作。尽管使用了大量的原子,但它们的运作是由单原子物理学控制的。受最近腔内拉曼重力仪的提议和演示的启发,我们提出了一种直接挤压动量态以超越布拉格干涉仪中投影噪声极限的方案。在我们的建模中,我们考虑了自旋压缩协议应用于动量赝自旋时出现的独特问题。具体来说,我们研究的影响的动量宽度的原子云和耦合到动量状态以外的赝自旋流形,因为这些原子通过腔的模式相互作用。我们发现,尽管这些并发症,可以证明在适当的参数制度的自旋压缩可观的水平。使用这种设置,我们展示了如何超越平均场自旋系统开发的技术可以适应相互作用原子的动量态的动力学研究。我们的计划承诺是可行的,使用当前的技术,是实验上有吸引力的,因为它不需要额外的设置以外,将需要在腔体中操作布拉格干涉仪。
2019-07-23 physics.atom-ph quant-ph
SU(1,2) Interferometer
本文用李群方法研究了由四个四波混频器组成的干涉仪。李群SU(1,2)刻画了这种干涉仪的模式变换。在真空态输入下,SU(1,2)干涉仪的相位灵敏度达到了海森堡极限,并且由于干涉仪内部光强较高,绝对精度优于SU(1,1)干涉仪。对于不同的输入情况,计算了获得最佳相位灵敏度的探测光子数的最佳组合。我们对SU(1,2)干涉仪的研究为SU(1,n)干涉仪在量子精密测量中的应用提供了参考。
2015-12-12 quant-ph
Spatial symmetry in few-photon interference and quantum metrology
Université Paris Cité(巴黎西岱大学);CNRS(法国国家科学研究中心)
本文基于对称性框架,重新解释双光子Mach-Zehnder干涉仪,分析参量光子对源及三模干涉仪,揭示空间对称性在少光子干涉与量子计量中的核心作用。
2026-09-14 quant-ph
Quantum metrology timing limits of the Hong-Ou-Mandel interferometer and of general two-photon measurements
我们研究了宏欧曼德尔(HOM)定时测量的精度限制,以及适用于广义双光子测量的精度限制。作为一个特殊的情况下,我们考虑使用的双光子测量,使用可变带宽和频率相关的光子。当光子带宽不相等时,最大化测量精度涉及高干涉可见度和强频率相关性之间的权衡,当光子共享非最大频率相关性时出现最佳精度。我们表明,广义测量的精度限制,定性类似于那些的HOM测量时,广义测量是不敏感的两个光子的净延迟。通过检查具有更一般频率分布的状态的性能,我们的分析允许工程的联合频谱振幅用于现实情况下,其中两个光子可能不具有理想的频谱特性。
2022-11-25 physics.optics 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
The power of microscopic nonclassical states to amplify the precision of macroscopic optical metrology
众所周知,使用强(宏观)经典光的马赫-曾德尔干涉仪的相位测量的精度可以通过在非经典状态下添加弱(微观)光场而大大增强。所得的精确度比单独使用宏观经典态或微观量子态的精确度要高得多。在量化非经典性的上下文中,非经典状态可以以这种方式提高精度的量被称为其“量子能力”。考虑到产生高振幅非经典光态的技术难度,这种非经典光的使用可能比海森堡标度法使用更强的非经典光态更快地提供技术优势。到目前为止,弱非经典态提供的增强只计算了特定的测量配置。在这里,我们能够优化所有的测量配置,以获得最大的增强,可以实现任何单一或多模式的非经典状态与强经典状态,本地和分布式量子精密测量采用任何线性或非线性单模幺正变换。我们的分析表明,\textit{quadrature displacement sensing}的量子费舍尔信息是唯一的属性,确定在所有这些不同的情况下,可实现的最大增强,提供了一个统一的量化的功率。它还揭示了马赫-曾德尔干涉仪是一个最佳的网络相位传感的任意单模非经典输入状态,以及如何马赫-曾德尔干涉仪可以扩展到任何多模非经典状态的计量学的最佳使用。
2022-06-03 quant-ph
Revealing photons behaviors in a birefringent interferometer
干涉仪是揭示光的本质和进行精密光学计量的最重要的装置之一。虽然人们已经做了大量的实验来探测光子在各种结构中的行为,但是还没有人对光子在双折射干涉仪中的行为进行过完整的研究。基于环境湍流免疫Mach-Zehnder干涉仪,通过旋转双折射晶体,观察到了单光子和双光子可调谐的光子拍频。此外,双光子干涉条纹的拍频比单光子干涉条纹快两倍。利用拍频效应一次测量两个主折射轴的热色散系数,双光子干涉具有超分辨和高灵敏度。在非平衡条件下,双光子干涉与单光子干涉也有明显的区别。此外,还研究了光子带宽对偏振相关退相干产生的拍频行为的影响。我们的发现对于更好地理解双折射干涉仪中的双光子干涉行为和具有量子增强的精密光学计量学具有重要意义。
2018-06-06 quant-ph
The Role of Symmetry in Generalized Hong-Ou-Mandel Interference and Quantum Metrology
Universitée 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)
本文探讨了对称性在广义洪-欧-曼德尔干涉和量子计量中的核心作用,通过推广干涉仪结构并利用输入态对称性提升测量精度。
2025-11-19 quant-ph
Phase estimation via number-conserving operation inside the SU(1,1) interferometer
本文提出在SU(1,1)干涉仪内实施数守恒操作(PA-then-PS和PS-then-PA)以提升相位测量精度,通过分析相位灵敏度、量子Fisher信息和量子Cramér-Rao界,发现PS-then-PA方案在理想及损耗情况下均更优,增强了抗内部损耗能力。
2024-07-20 quant-ph
Quantum Metrology with Two-Mode Squeezed Vacuum: Parity Detection Beats the Heisenberg Limit
研究了双模压缩真空(光子平均)马赫-曾德尔干涉仪相位测量的灵敏度和分辨率<n>。我们表明,超分辨率和子海森堡灵敏度与奇偶检测。特别是,在我们的设置中,信号对相位的依赖<n>性比传统方案快几倍,相位估计的不确定性优于1/<n>。
2009-10-30 quant-ph
Realistic simulation of universal multiport interferometers with losses within a Gaussian formalism
Università degli Studi di Milano(米兰大学);Politecnico di Milano(米兰理工大学);Consiglio Nazionale delle Ricerche(意大利国家研究委员会)
该研究针对光量子计算机中光子损耗的模拟难题,提出适配多种连续变量架构的高斯模型,量化损耗均匀性漂移,为 NISQ 光平台量子算法逼真模拟提供蓝图。
2026-10-14 quant-ph
Distributed Quantum Metrology with a Single Squeezed-Vacuum Source
我们提出了一个干涉计划的估计与非负权重的线性组合的任意数量的$M>1$的未知相位延迟,分布在一个$M$信道的线性光网络,海森堡有限的灵敏度。这是在不需要任何光子数或纠缠态源、光子数分辨探测器或辅助干涉通道的情况下实现的。事实上,所提出的协议显着依赖于一个单一的压缩态源,在干涉仪输出的反压缩操作,和开关光电探测器。
2019-06-28 quant-ph
Lossy SU(1,1) interferometers in the single-photon-pair regime
量子技术的成功与将其用于现实世界应用的可能性密切相关。为此,我们研究了量子SU(1,1)干涉仪在单光子对制度和存在损失的情况下的传感能力,这种情况与极端光敏材料的实际测量高度相关。我们表明,重合测量可以利用部分减轻干涉仪内的损失的影响。最后,我们发现,量子SU(1,1)干涉仪是能够超越经典SU(2)系统时,类似的现实世界的条件下考虑。
2022-11-15 quant-ph
Geometric bounds on multiparameter Heisenberg scaling in optical metrology with limited squeezed resources
University of Portsmouth(朴茨茅斯大学);Quantum Science and Technology Hub, University of Portsmouth(朴茨茅斯大学量子科学与技术中心);Università di Bari(巴里大学);INFN, Sezione di Bari(意大利国家核物理研究所巴里分部);Institute of Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth(朴茨茅斯大学宇宙学与引力研究所)
研究多参量同时估计中,在多模高斯网络里给定压缩探测器时,有多少参数组合能继承海森堡标度。通过分析量子费希尔信息矩阵,得出海森堡标度系数秩的界限,确定饱和条件并构建干涉仪族。
2026-07-28 quant-ph
Heisenberg-limited metrology with information recycling
信息再循环利用原子-光纠缠可以提高原子干涉仪的灵敏度。本文将信息再循环技术应用于输入量子态部分转移自施主系统的干涉仪中。我们证明,当该施主系统的量子态是从一个特定的类的数量相关的海森堡有限的状态,信息循环产生海森堡有限的相位测量。至关重要的是,无论转移到干涉仪输入端的量子态的分数如何,这一结果都成立,并且也适用于一般一类数量守恒的量子态转移过程,包括破坏干涉仪分支之间的一阶相位相干性的过程。这一结果可能有显着的应用在海森堡有限的原子干涉,其中的量子态是从海森堡有限的光子源转移,并在光学干涉的损失可以监测。
2015-05-01 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Quantum-Dense Metrology
量子精密测量利用纠缠来提高测量的灵敏度。到目前为止,人们的注意力一直集中在测量两个非对易观测量中的一个上。在这里,我们展示了一个激光干涉仪,提供有关两个非交换可观的信息,与不确定性低于米的量子基态。我们的实验是量子密度计量学的原理证明,并使用额外的信息来区分实际的相位信号和由于散射和频移光子引起的寄生信号。我们的方法可以很容易地应用于改善挤压光增强的引力波探测器在非量子噪声限制的检测频率在一个子散粒噪声否决通道。
2012-11-15 quant-ph
Improvement of phase sensitivity in SU(1,1) interferometer via a Kerr nonlinear
提出了一种在传统的SU(1,1)干涉仪中引入克尔非线性相移来提高相位灵敏度的理论方案。我们研究了光子损失对相位灵敏度和量子费舍尔信息的实际影响。结果表明,与SU(1,1)干涉仪中的线性相移相比,克尔非线性情况不仅可以提高相位灵敏度和量子费舍尔信息,而且可以显著抑制光子损失。我们还观察到,在相同的可达参数,内部损耗有一个更大的影响比外部的相位灵敏度。有趣的是,由于非线性相位元的引入,我们的方案在获得更高的相位灵敏度和更大的量子费舍尔信息方面显示出了低成本输入资源的明显优势。
2021-03-14 quant-ph
Phase matching condition for enhancement of phase sensitivity in quantum metrology
我们找到了一个相位匹配条件,以提高灵敏度的马赫-曾德尔干涉仪照明的任意状态在一个输入端口和一个奇(偶)态在另一个端口。在此条件下,相对于两个模式的相对相位,Fisher信息变得最大,相位灵敏度提高。对于光子损耗的情形,我们进一步发现,当输入态为相干态和相干叠加态时,相位匹配条件保持不变。
2013-08-26 quant-ph
Multi-Colour Quantum Metrology with Entangled Photons
纠缠光子可以用来进行测量,其精度超过经典光的精度。虽然量子精密测量的大多数实现都使用由单色光子组成的状态,但我们表明,通过使用干涉仪内光子对的光子晶体光纤源,两种颜色的纠缠态可以对光相位和路径长度表现出超灵敏度。这种设置相对简单,并且对实验缺陷具有鲁棒性。我们证明了超出标准量子极限的灵敏度,并显示超分辨干涉条纹使用纠缠态的两个,四个和六个光子。
2013-08-12 quant-ph
An Efficient Algorithm for Optimizing Adaptive Quantum Metrology Processes
量子增强计量推断未知量的准确性超出标准量子极限(SQL)。基于反馈的数据挖掘技术有望击败SQL,但设计反馈过程是困难和低效的。在这里,我们介绍了一个有效的自学习群体智能算法设计基于反馈的量子计算程序。我们的算法可以通过模拟或真实世界的试验进行训练,并适应实验缺陷,损失和退相干。
2011-04-19 quant-ph
Strategies for choosing path-entangled number states for optimal robust quantum optical metrology in the presence of loss
为了获得最佳的路径纠缠光子Fock态,用于稳健的量子光学计量与宇称检测,我们计算相位信息的有损干涉仪使用孪生纠缠Fock态。结果表明:(a)当损耗小于50%时,具有较大光子数差的孪生纠缠Fock态具有较高的可见度;当损耗大于50%时,具有较小光子数差的孪生纠缠Fock态具有较高的可见度;(b)在有耗环境中,具有较大光子数差的孪生纠缠Fock态具有亚散粒噪声极限的相位检测灵敏度。这一结果提供了一个参考,什么特定的路径纠缠福克态是有用的现实世界的计量应用。
2012-04-22 quant-ph
Quantum metrology in local dissipative environments
量子精密测量利用量子特性使我们能够获得超越经典极限的测量精度。利用量子纠缠将计量精度从标准量子极限(SQL)提高到海森堡极限(HL)。然而,据报道,在长编码时间条件下,HL返回到SQL中存在的局部失相环境。我们在这里评估的确切影响的本地耗散环境的量子精密测量,基于拉姆齐干涉仪。结果表明,对于有限数目的探测原子,在长编码时间条件下,HL是渐近恢复的。我们的分析表明,这主要是由于每个原子与其环境之间形成了束缚态。这为实验提供了一种途径,以在实际条件下通过工程化系统-环境束缚态的形成来实现量子精密测量。
2017-11-20 quant-ph
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
Sensitivity Evaluation of SU(1,1) Interferometers with Arbitrary Input Probe State and Homodyne Detections
Indian Institute of Technology Kharagpur(印度理工学院卡拉格普尔分校);Université Paris-Saclay(巴黎萨克雷大学);CNRS(法国国家科学研究中心);CentraleSupélec(中央理工-高等电力学院);Centre for Nanosciences and Nanotechnologies, CNRS, Université Paris-Saclay(法国国家科学研究中心-巴黎萨克雷大学纳米科学与工程中心)
本文研究了在任意输入探测态和锁相检测条件下,SU(1,1)干涉仪的相位灵敏度,分析了内部和外部损耗的影响,并探讨了不同配置下的灵敏度提升来源。
2026-05-21 quant-ph
Quantum multiparameter metrology with generalized entangled coherent state
提出了一种广义纠缠相干态,并将其应用于多臂光干涉仪中,实现了多个相位的估计。我们得到的量子Cramer-Rao界限的线性和非线性参数化协议。通过分析,我们发现,利用同时估计,这种广义形式的ECS比广义NOON态[Phys. Rev. Lett. \textbf{111},070403(2013)]。此外,与独立估计相比,线性和非线性协议具有相同的优势,在与参数的数量的关系。
2016-02-03 quant-ph
Quantum metrology beyond Heisenberg limit with entangled matter wave solitons
考虑双势阱中弱耦合玻色-爱因斯坦凝聚体中的物质波亮孤子,研究了宏观非经典态的形成,包括薛定谔猫叠加态和最大路径纠缠$N00N$ -态.利用这些宏观态,我们在宇称测量的背景下研究马赫-曾德尔干涉仪,以获得线性相移测量的海森堡极限精度。我们发现,两体散射长度和阱内跳跃参数之间的比例可以测量的缩放超过这个限制,通过使用非线性相移与相互作用的量子孤子。
2018-01-08 quant-ph
Entanglement-enhanced quantum metrology in a noisy environment
量子精密测量克服了标准的精度限制,在科学技术中发挥着核心作用。实际上,它容易受到诸如退相干之类的缺陷的影响。在这里,我们证明了量子精密测量的噪声信道,使纠缠与辅助量子比特增强相位估计的量子费舍尔信息,但不是其他。我们的光子实验涵盖了各种类型的信道的噪声范围,包括两个随机交替的信道,使得每个噪声信道的辅助纠缠分别失败。我们已经模拟了噪声信道实现空间复用的双量子光子输入干涉仪。我们已经证明了纠缠辅助协议的优势,在相位估计实验中运行的单探针或多探针的方法。这些结果表明,与附属纠缠是一种有价值的方法,提供量子增强计量。我们的新方法,通过一个简单的线性光学干涉网络与易于准备的光子输入的纠缠辅助量子精密测量提供了一条通往实用的量子精密测量。
2018-01-29 quant-ph
Detection loss tolerant supersensitive phase measurement with an SU(1,1) interferometer
在由两个级联的简并参量放大器组成的非种子SU(1,1)干涉仪中,在输出端直接检测,我们证明了相位灵敏度克服了散粒噪声极限2.3 dB。干涉仪是强烈不平衡的,第二放大器的参数增益超过第一放大器的增益的2倍,这使得该方案对检测损耗非常宽容。我们表明,通过增加第二放大器的增益,相位超灵敏度的干涉仪可以保存,即使检测损失高达80%。这一发现可以大大改善最先进的干涉测量,使子散粒噪声相位灵敏度在光谱范围内与效率低下的检测,并允许扩展到量子成像。
2017-06-06 quant-ph
Quantum metrology with imperfect states and detectors
计量精度的量子增强可能会受到系统缺陷的影响。这些可以通过适当地优化输入状态以使其鲁棒来减轻,代价是使状态难以准备。在本文中,我们确定了光学传感器的主要来源:输入状态准备效率低下,传感器损耗,检测器效率低下。其中第二个受到了广泛的关注,我们表明,它是最小的破坏超过标准的量子限制在一个光学干涉传感器。此外,我们表明,可以在实验室中使用可行的资源制备的光子态允许使用光子数分辨检测器的测量策略,不仅在没有损失的情况下达到海森堡相位估计极限,而且在包括损失和效率低下的现实场景中提供接近最大可能的精度。特别是,我们给出了三个来源的不完美,将允许真正的量子增强光学计量之间的权衡界限。
2011-07-02 physics.optics quant-ph
Quantum engineering of squeezed states for quantum communication and metrology
我们报道了光的压缩量子态的实验实现,为量子通信和计量学中的新应用量身定制。在宽傅立叶频带下至1 Hz的压缩态已被首次观察到。在电磁感应透明(EIT)介质中实现高效的量子信息存储需要光在如此低的频带内具有非经典特性。观测到的状态还覆盖了用于引力波探测的超高精度激光干涉仪的频带,并可用于达到量子非破坏干涉测量的范围。此外,它们涵盖了重宏观物体的运动频率,因此可能支持在我们的宏观世界中观察纠缠的尝试。
2007-07-19 quant-ph
Sub-Attosecond Metrology via X-Ray Hong-Ou-Mandel Effect
我们表明,亚阿秒延迟和亚埃光程差可以通过使用宏欧曼德尔干涉测量与X射线测量。我们建议使用一个系统,包括一个源的基础上自发参量下转换的宽带X射线光子对的产生和基于多层的干涉仪。光子对的相关时间和Hong-Ou-Mandel倾角都小于1阿秒,因此测量精度有望优于0.1阿秒。我们预计,我们在这项工作中描述的方案将导致在X射线波长的超高精度的量子测量的各种技术的发展。
2019-08-05 quant-ph
Quantum sensor network metrology with bright solitons
本文研究弱损耗下亮孤子网络的多参数量子计量,提出广义海森堡极限,并利用三模孤子约瑟夫森结系统产生接近三模N00N态的纠缠态,实现接近最优极限的测量精度。
2025-07-21 quant-ph
Quantum enhanced metrology in the presence of arbitrary loss
从探测光子的角度介绍了纠缠增强干涉的概念。当假设连续探测到的光子处于不相关的乘积状态时,就达到了标准量子极限。然而,当我们访问在干涉仪之前存在的探测到的光子之间的相关性时,很明显,可以独立于损耗实现超越量子极限的纠缠增强测量。我们描述了可能的实现后测量纠缠检测使用一个小阵列的自旋光子纠缠门。然后,我们描述了仅使用线性光学资源的原理实验的证明。
2013-06-04 quant-ph
Nonlinear quantum metrology using coupled nanomechanical resonators
我们考虑一个纳米机械模拟的非线性干涉仪,由两个平行的,弯曲的纳米机械谐振器,每个固有的Duffing非线性和它们之间的可切换分束器样耦合。我们计算的非线性强度可以估计的精度,并表明它的规模为$1/n^{3/2}$,其中$n$是平均声子数的初始状态。即使存在耗散,这一结果也成立,但假设能够测量纳米谐振器的正交分量。
2008-04-29 quant-ph