Heisenberg versus standard scaling in quantum metrology with Markov generated states and monitored environment
寻找最佳的、噪声鲁棒的探测态是量子精密测量中的一个关键问题。在本文中，我们提出马尔可夫动力学作为一种可能的机制，产生这样的状态，并显示如何海森堡缩放出现多个“动态阶段”（稳态），和无噪声信道的系统。我们通过将马尔可夫输出耦合到“环境”附属物来建模噪声信道，并考虑环境被监测以增加输出的量子费舍尔信息的情况。在这种设置中，我们发现，生存的海森堡极限取决于环境是否收到“哪个阶段”的信息的记忆系统。
2014-07-04 quant-ph
Heisenberg-limited metrology via weak-value amplification without using entangled resources
弱值放大（WVA）提供了一种以较低的检测概率为代价对微小物理信号进行放大检测的方法。尽管存在这种权衡，但由于其对某些类型的噪声的鲁棒性，WVA在精密计量中具有优于传统测量的优势。此外，已经表明，基于WVA的计量学可以使用纠缠资源达到海森堡极限，但制备宏观纠缠资源仍然具有挑战性。在这里，我们展示了一种新的WVA计划的基础上迭代的相互作用，实现海森堡有限的精度标度，而不诉诸纠缠。这表明，纠缠辅助WVA的感知优势实际上是由于纠缠系统的每个粒子与米之间的迭代相互作用，而不是来自纠缠本身。我们的工作为实现海森堡限制的WVA而不使用脆弱和实验要求高的纠缠资源开辟了一条实用的途径。
2021-09-08 quant-ph
Heisenberg limited metrology using Quantum Error-Correction Codes
从量子信息处理领域借来的方法最近被用来提高量子探测器的信噪比。在这里，我们分析使用稳定器量子纠错码的信号检测的目的。我们表明，使用量子纠错码可以测量小信号海森堡有限的不确定性，即使在噪声的存在。我们分析了感兴趣的信号的测量的局限性，并讨论了两个简单的例子。长相干时间的可能性，加上它们对某些信号的海森堡有限灵敏度，使量子纠错码成为一种有前途的检测方案。
2013-10-12 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
Experimental Adiabatic Quantum Metrology with the Heisenberg scaling
利用量子相变进行高精度测量的临界量子精密测量近年来受到越来越多的关注。然而，由于连续的量子相变只存在于热力学极限，因此具有连续量子相变的临界量子精密测量在实验上是非常具有挑战性的。本文提出了一个绝热方案，研究了具有一级量子相变的微扰伊辛自旋模型。利用Landau-Zener反交叉，我们不仅可以在基态对未知参量进行编码，而且可以通过调节能隙来控制绝热过程的演化时间。我们在核磁共振实验上实现了绝热方案，并表明所达到的精度达到了海森堡标度。该方案具有易于实现、抗衰减能力强、能隙可调等优点，对量子精密测量的实际应用具有重要意义。
2021-02-14 quant-ph
The elusive Heisenberg limit in quantum enhanced metrology
基于量子信道的几何结构和半定规划，我们提供了用于推导量子增强计量学中可实现精度的界限的有效和直观的工具。我们表明，当考虑到退相干，最大可能的量子增强量一般是一个常数的因素，而不是二次改善。我们应用这些工具来推导模型的退相干相关的应用，包括：退相，去极化，自发发射和光子损失的边界。
2012-07-03 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
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
Ultimate limits to quantum metrology and the meaning of the Heisenberg limit
在过去的20年里，量子精密测量的基本能力是什么的问题在整个科学界引发了激烈的辩论。通常，量子精密测量中的极限与海森堡极限的概念相关联，海森堡极限是根据测量过程中使用的物理资源来表达的。多年来，各种不同的物理资源被引入，导致对海森堡极限的含义的混淆。在这里，我们回顾了相关资源的主流定义，并介绍了通用资源计数，即我们希望估计的参数中的翻译生成器（高于其基态）的期望值，适用于所有测量策略。这导致了海森堡极限的最终制定的量子精密测量。我们证明了新的限制持有的上限谱的翻译的生成元。
2012-04-19 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
Non-adaptive Heisenberg-limited metrology with multi-channel homodyne measurements
我们展示了一个协议，实现最终的海森堡标度的敏感性，在一个通用的线性网络中编码的参数估计，而不采用任何辅助网络，也不需要任何先验信息的参数，也不对网络结构。因此，该协议不需要参数的先前粗略估计，也不需要网络的自适应。我们分析的方案包括一个单模压缩态和零差检测器在每个$M$输出通道的网络编码的参数，使其可行的实验应用。
2021-10-07 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
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
Experimental super-Heisenberg quantum metrology with indefinite gate order
量子精密测量的精度被广泛认为受到海森堡极限的限制，海森堡极限对应于与实验中探测的独立过程的数量N成反比的均方根误差。在过去，一些建议已经挑战了这种信念，例如使用探针之间的非线性相互作用。然而，这些建议在其他相关资源方面仍然遵守海森堡极限，例如探测器的总能量。在这里，我们提出了一个光子实现的量子精密测量协议，通过探测两组独立的过程中的两个替代的因果顺序的叠加超过海森堡限制。每个过程创建相空间位移，并且我们的设置能够估计与两组N个位移相关联的几何相位，误差与N成二次关系。我们的结果只需要一个初始能量与N无关的单光子探针。使用因果顺序的叠加优于以确定顺序探测位移的每种设置。我们的实验展示了连续变量系统中的不定因果序，并开辟了由不定因果序推动的量子精密测量装置的实验研究。
2023-03-30 quant-ph
Quantum metrology: why entanglement?
我们展示了为什么以及何时需要纠缠来进行量子增强的精确测量，以及哪种类型的纠缠是有用的。我们给出了一个简单，直观的结构，显示纠缠如何将并行的估计策略转换为连续的相同精度。我们采用这种论点来概括传统的量子精密测量，以确定一类噪声的影响可以很容易地管理，并处理的情况下，不可区分的探针（如光干涉）。
2013-04-29 quant-ph
Information Theoretical Analysis of Quantum Metrology
我们解决的框架分析量子精密测量的信息理论图片。首先，我们展示了如何通过在开始时对探针进行适当的状态初始化和在结束时进行量子测量来提取最大量的信息。我们的分析可以应用于单参数和多参数估计过程以及任何其他量子信息处理过程。然后，我们建立了量子精密测量的信息论图像与其传统的方差-协方差图像之间的直接联系，证明了任何估计过程在方差-协方差图像上达到海森堡极限也可以在渐近意义上达到信息论海森堡极限。作为一个直接的结果，我们认为，纠缠测量是不必要的，以实现海森堡极限的信息论图片，这是明确说明了量子经典并行策略的量子精密测量与一个可分离的测量和海森堡极限饱和的两个图片。
2018-09-29 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
Heisenberg-Limited Quantum Metrology without Ancillae
The University of Hong Kong（香港大学）
该研究针对实际场景中无无噪声辅助量子比特的量子计量性能不明的问题，提出衔接量子计量与量子信道渐近理论的新框架，证明了重复应用待估信道时有无交错幺正控制下达到海森堡极限的充分条件，并设计了显式识别控制操作的算法。
2025-10-01 quant-ph
Toward Heisenberg Scaling in Non-Hermitian Metrology at the Quantum Regime
Ningbo University（宁波大学）；National Key Laboratory of Scattering and Radiation（散射与辐射国家重点实验室）；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）；CAS Center for Excellence in Quantum Information and Quantum Physics, University of Science and Technology of China（中国科学院量子信息与量子物理学前沿卓越创新中心，中国科学技术大学）；Department of Mechanical and Automation Engineering, The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学机械与自动化工程学系）；Hefei National Laboratory, University of Science and Technology of China（合肥国家实验室，中国科学技术大学）
研究量子机制下的非厄米参数估计，提出适用于一般非厄米哈密顿量的量子Fisher信息表达式，推导最优测量条件并实验验证了估计精度中海森堡标度的实现。
2025-09-16 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
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
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
Protecting Heisenberg scaling in quantum metrology via engineered dressed states
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）
本文提出利用静态场生成的 dressed 状态来抑制噪声并保持信号灵敏度，证明在低温噪声下，若信号生成器不在系统-环境耦合算符线性空间中，可实现 Heisenberg 缩放。
2026-08-24 quant-ph
Simultaneous Heisenberg-Limited Multiparameter Metrology via Indefinite Evolution
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Shanghai Research Center for Quantum Sciences（上海量子科学研究中心）
该研究提出基于不确定演化的多参数计量学框架，解决多参数计量中参数编码与测量不相容问题，实现同时海森堡极限精度，为干涉传感开辟新路径。
2026-08-12 quant-ph
Microsecond-Programmable Synthetic Quantum Matter: Circumventing the Adiabatic Bottleneck for Heisenberg-Limited Metrology
Independent Researcher, Macau 999078, China
提出非绝热Floquet协议，在单腔BEC中动态合成TAT相互作用，快速产生海森堡极限自旋压缩，绕过绝热瓶颈，实现微秒级计量。
2026-09-29 quant-ph
Quantum error correction assisted quantum metrology without entanglement
本文研究了量子资源在量子纠错辅助量子精密测量（QECQM）方案中的作用。我们表明，存在这样的问题，纠缠是没有必要的检索无噪声演化和海森堡缩放在很长的时间限制类。在短时间尺度上，即使没有任何形式的量子关联，无噪声演化也是可能的。特别是，对于量子位探针，我们表明，只要无噪声量子精密测量是可能的，通过QECQM，纠缠自由计划在长时间尺度和相关自由计划在短时间尺度上总是可能的。
2019-01-11 quant-ph
Quantum metrology in the presence of spatially correlated noise: Restoring Heisenberg scaling
环境噪声会影响纠缠态的可分辨性。虽然纠缠的使用允许海森堡有限的分辨率，最大的量子力学允许的，偏离严格的幺正动力学迅速恢复由中心极限定理规定的标准标度。当噪声演化是局部的和严格马尔可夫的时，乘积和最大纠缠态是渐近等价的。然而，噪声中的时间相关性已被证明可以提升这种等价性，而完全（空间）相关的噪声允许识别无退相干子空间。在这里，我们分析了有限相关长度的噪声存在下的精度限制，并表明存在鲁棒的纠缠态制备，显示持续海森堡标度，尽管环境退相干，即使是小的相关长度。我们的研究结果强调了噪声关联在量子优势研究中的相关性，并且可能在量子应用之外具有相关性。
2014-07-29 quant-ph
Limited-control metrology approaching the Heisenberg limit without entanglement preparation
当前的粒子边界通常假设对协议中涉及的所有粒子的完全控制。放松这一假设，我们研究的性能时，只有有限的控制。作为一个例子，我们测量一个静态的磁场时，完全控制的量子传感器是由粒子补充，只有全局控制是可能的。我们表明，即使是一个嘈杂的量子传感器，一个协议，映射的磁场的进动频率可以实现瞬态超海森堡缩放的测量时间和海森堡缩放的粒子数。这导致估计的不确定性，其接近在完全控制下可实现的不确定性，在给定的总时间内，该不确定性在独立于粒子数的因子内。混合传感器的应用和传感器的量子特性的关键作用进行了讨论。
2020-04-03 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
Controlled Quantum Metrology with Anisotropic Heisenberg Spin Interactions under Intrinsic Decoherence
Akal University（阿卡尔大学）；Nantong University（南通大学）；Yanbian University（延边大学）；University of Glasgow（格拉斯哥大学）；Chandigarh University（昌迪加尔大学）
研究Milburn模型固有退相干下两量子比特各向异性海森堡自旋系统（含DM相互作用）的量子参数估计，利用量子Fisher信息分析磁场和DM相互作用强度的估计精度，发现各向异性交换耦合和初始纠缠态可显著提升性能。
2026-06-16 quant-ph
Noise constraints on sensitivity scaling in super-Heisenberg quantum metrology
研究超海森堡量子计量学中非线性增强在噪声下的限制，发现非线性相互作用会引发并放大涌现误差，导致精度增益消失，并确定了避免该误差的参数临界值。
2025-04-04 quant-ph
Criterion for qubit-assisted quantum metrology approaching Heisenberg scaling
School of Physics, Zhejiang University（浙江大学物理学院）
研究探针系统与辅助量子比特耦合时的计量精度，发现限制探针-量子比特耦合方向是达到海森堡极限的充分判据，并在玻色子和自旋系综系统中验证了量子Fisher信息的海森堡标度行为。
2026-06-26 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
Using entanglement against noise in quantum metrology
我们分析了量子精密测量中探针间纠缠和探针与外环间纠缠的作用。在没有噪声的情况下，已知非纠缠序贯策略可以实现与纠缠策略相同的海森堡标度，并且外部附属物是无用的。这在噪声的存在下发生了变化：在这里，我们证明了纠缠策略可以比非纠缠策略具有更高的精度，并且添加被动外部附属物也可以提高精度。我们分析了一些特定的噪声模型，并利用这些结果来推测噪声存在下的量子精密测量策略的一般层次结构。
2014-12-23 quant-ph
Typicality of Heisenberg scaling precision in multi-mode quantum metrology
我们提出了一个测量设置达到海森堡标度精度的估计任何分布参数$φ$（不一定是相位）编码成一个通用的$M$端口线性网络组成的无源元件。该方案可以很容易地实现从实验的角度来看，因为它只采用高斯态和高斯测量。由于完整的一般性的估计问题考虑，有人预测，将需要进行一个自适应的过程，其中涉及的输入状态和测量在输出端进行，我们表明，这是没有必要的：海森堡缩放精度仍然是可以实现的，只适应一个单一的阶段。非适应阶段只影响的前因子乘以海森堡标度精度的值：我们表明，对于大值的$M$和随机（无偏）选择的非适应阶段，这个前因子需要一个典型的值，可以通过编码的参数$φ$到线性网络控制。
2021-02-17 quant-ph
Multiparameter quantum metrology in the Heisenberg Limit regime: many repetition scenario vs. full optimization
我们讨论了海森堡极限在两个不同的范例内的多参数计量-一个，测量重复多次（因此，保证Cramér-Rao界是渐近饱和的）和第二个，所有的资源被分配到一个实验实现（分析与mimimax方法）。我们调查的潜在优势，同时测量所有的参数相比，估计他们单独，而花费相同的资源总量。我们表明，在一般情况下，这种优势的存在，它的大小和条件下，它发生取决于这两种范式已被选择。特别是，对于磁场传感使用$N$纠缠自旋- $1/2$的问题，我们表明，纯粹基于Cramér-Rao形式主义的预测可能过于悲观，在这件事上-极大极小的方法揭示了测量所有参数的优越性，而Cramér-Rao方法表明缺乏这样的优势。
2022-07-18 quant-ph
Heisenberg-limited metrology from the quantum-quench dynamics of an anisotropic ferromagnet
University of Basel（巴塞尔大学）；King Fahd University of Petroleum and Minerals（法赫德国王石油与矿产大学）
通过各向异性铁磁体的量子淬火动力学实现海森堡极限参数估计，利用磁极子压缩的量子相关性。
2026-10-16 quant-ph
Achieving Heisenberg scaling by probe-ancilla interaction in quantum metrology
针对量子计量中实现海森堡标度的目标，提出通过优化探针-辅助系统相互作用、初始态等参数，在无纠缠且仅局域测量辅助系统的情况下，实现探针哈密顿量参数的海森堡标度，减少资源与复杂度。
2024-12-05 quant-ph
Non-asymptotic Heisenberg scaling: experimental metrology for a wide resources range
Sapienza Università di Roma（罗马第一大学）；Scuola Normale Superiore and Istituto Nanoscienze-CNR（比萨高等师范学院和意大利国家研究委员会纳米科学研究所）
本文提出了一种无需先验信息即可实现海森堡标度的量子参数估计方法，并通过测量旋转角实验验证了在宽范围内资源的优越性能。
2021-10-06 quant-ph
Entanglement-assisted quantum metrology
纠缠辅助量子通信利用发送者和接收者之间的预共享纠缠作为资源。我们将相同的框架应用于量子精密测量，在准备和测量阶段之间引入共享纠缠，即使用一些不与待采样系统相互作用的纠缠辅助系统。这在无噪声的情况下是无用的，但最近被证明在存在噪声的情况下是有用的。在这里，我们详细说明如何以及何时可以使用它。例如，令人惊讶的是，当随机分时两个通道时，它是有用的，其中Ancillas没有帮助（去极化）。我们表明，它是有用的所有级别的噪声的许多噪声模型，并提出了一个简单的实验来测试这些结果。
2016-03-26 quant-ph
Entanglement is not a critical resource for quantum metrology
我们已经研究了高精度的测量，超出了标准的量子极限，利用非经典状态。虽然纠缠已被认为是一种资源，实现海森堡极限的测量，我们表明，预期使用纠缠的任何优势是依赖于测量的问题。我们研究了几种测量方案，并说明了纠缠作为量子高精度测量资源的作用。特别是，我们证明，有一个制度，其中纠缠不仅没有帮助，但防止实现的基本限制。
2010-01-15 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
Entanglement detection and quantum metrology by Stokes photon diffraction imaging
研究表明，自发散射Stokes光子的远场衍射图像可用于冷原子系综中自旋纠缠的探测和场梯度的计量。对于自旋激发数不确定性很小或最大的多体态，纠缠只是通过尖锐的衍射峰或谷的存在来证明。利用非均匀自旋进动引起的衍射峰位移来测量外场梯度矢量，这为在没有纠缠的情况下实现超出标准量子极限的精确测量提供了新的可能性。监测衍射峰的时间衰减也可以实现对囚禁冷原子气体中温度和碰撞相互作用的非破坏探测。该方法可以很容易地推广到冷分子，囚禁离子，和固态自旋系综。
2013-04-03 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
Quantum Metrology: Dynamics vs. Entanglement
一个参数，其耦合到一个量子探针的$n$成分，包括所有的两体之间的相互作用的成分可以测量的不确定性，规模为$1/n^{3/2}$，即使当成分最初是解开。我们设计了一个协议，实现了$1/n^{3/2}$缩放，而不会产生任何纠缠的成分之间，我们建议，该协议可能会被实施在一个两个组件的玻色-爱因斯坦凝聚体。
2008-05-14 quant-ph
Multiparameter quantum metrology and mode entanglement with spatially split nonclassical spin states
本文研究空间分离的非经典自旋态（自旋压缩态和迪克态）的多参数灵敏度，通过自旋压缩矩阵解析表达式揭示量子增益和最优策略，并推导模式纠缠见证者，凸显分布式传感优势。
2022-01-26 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
Heisenberg scaling based on population coding
针对Fisher信息无法反映全局结构的问题，提出以互信息作为群体编码视角下的替代品质因数，并证明若干酉模型可实现海森堡标度。
2025-02-19 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
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
Multipartite entanglement and high precision metrology
我们提出了几个纠缠的量子费舍尔信息，有助于将各种形式的多体纠缠的相位估计的灵敏度方面的标准。我们表明，真正的多体纠缠是必要的，以达到最大的灵敏度，在一些非常一般的双线性干涉仪的任务使用双臂。我们还表明，它需要达到最大的平均灵敏度在一定的组合，这样的任务。
2014-08-19 quant-ph
Quantum metrology with precision reaching beyond-$1/N$ scaling through $N$-probe entanglement generating interactions
非线性相互作用被认为是量子精密测量的潜在资源，有助于参数估计精度，其尺度为$2^{-N}$的指数海森堡极限。我们探讨了这种非线性，并提出了一种基于$N$ -探针纠缠产生形式的非线性相互作用的关联量子测量方案。该场景提供了具有可调参数$D > 2$的$D^{-N}/(N-1)!$的增强精度缩放。此外，它可以很容易地在各种实验平台上实现，并适用于测量范围广泛的量，包括本地重力加速度$g$，磁场，和它的高阶梯度。
2021-07-05 quant-ph
Restoring Heisenberg scaling in noisy quantum metrology by monitoring the environment
我们研究了独立马尔可夫噪声下$N$量子比特的量子频率估计，通过基于时间连续监测环境的策略。物理直观和量子费舍尔信息（QFI）的扩展凸性都表明，这些策略比基于噪声演化后无条件态测量的标准策略更有效.在这里，我们专注于初始GHZ状态和平行或横向噪声。对于并行噪声，即去相位，我们表明，完全有效的时间连续的光检测允许恢复酉（无噪声）QFI，从而获得海森堡缩放的每个值的监测时间。对于有限的检测效率，一个回落到嘈杂的标准量子极限标度，但由于有效的减少的退相的恒定增强。此外，在横向噪声的情况下，我们得到的海森堡标度是完全有效的检测器恢复，我们发现，零差和光电检测为基础的战略是最佳的。对于有限探测器的效率，我们的数值模拟表明，正如预期的那样，可以观察到增强，但我们不能给出任何结论性的声明有关的缩放。最后，我们详细描述了稳定和紧凑的数值算法，我们已经开发，以评估这种时间连续的估计策略的精度，并可能会发现在其他量子精密测量计划的应用。
2018-11-29 quant-ph
Heisenberg-limited continuous-variable distributed quantum metrology with arbitrary weights
本文阐明双非真空输入线性连续变量DQM网络结构，给出任意权重线性组合及全局函数估计的严格灵敏度界、所需非经典态条件、最优探测方案与两种增强机制。
2025-03-18 quant-ph
