Quantum interrogation of imperfect absorbers using post-selection
本研究提出一种基于相长干涉与后选择的量子询问测量方案，可对非理想吸收体实现单程高效探测，验证了其在两类光源下的适用性，证明后选择可提升抗噪性，且条纹可见度可量化吸收体透射率，还揭示了其与非幺正算子弱值的关联。
2025-06-16 quant-ph
Conditions for Nondistortion Interrogation of Quantum System
在某些物理考虑下，我们提出了一个普适的公式来研究在不扰动未知内部状态的情况下将量子物体局域在给定区域的可能性。当目标与探针波函数仅发生一次相互作用时，证明了保持初始状态的方法检测目标存在的充要条件。同时，得到了条件最优询问概率。
2002-10-29 quant-ph
Bosonic CNOT gates with Quantum Interrogation
提出了一种基于量子探询和玻色粒子扩展的线性光学量子计算模型的原子离子CNOT门方案。我们展示了粒子碰撞的可能性如何提供通用量子门所需的强相互作用。提出了两种原子光学方案。与以前的方案不同，这些门同时是非破坏性的，对任意输入都有效，并且可以在无损情况下以接近统一的概率工作。数据被编码到位置模式中，并且门只需要基本的原子光学元件，这可能会使量子计算机实现更简单。
2008-04-09 quant-ph
A Simple "Quantum Interrogation" Method
提出了一种简单的非干涉的“量子询问”方法，该方法使用在表面上具有受抑全内反射的倏逝波传感。简单的方法具有优于原始干涉仪Elitzur-Vaidman方法的优点，即能够检测既不是黑色也不是非衍射的物体，并且这些物体由于任何原因（例如其尺寸、灵敏度等）而不能被引入干涉仪的臂中。该方法本质上是高效的。
2009-05-15 quant-ph
Quantum states interrogation using a pre-shaped free electron wavefunction
本文提出了一个基于自由电子-束缚电子共振相互作用的二能级系统量子态的理论。该方案基于自由电子，其量子电子波函数在电子显微镜装置中被激光器预成形或光学调制，然后被量子TLS目标非弹性散射（例如，原子、量子点、晶体缺陷中心等）在接近目标的地方移动。测量电子的后相互作用能谱，探测并量化预激发TLS的完整布洛赫球参数，并实现量子比特状态的相干控制。该方案比基于激光的方案的突出优点是寻址单个TLS目标的原子尺度空间分辨率。因此，该方案为电子显微镜在材料询问和量子信息技术中开辟了新的视野。
2022-06-21 quant-ph
Quantum Prisoners' Dilemma under Enhanced Interrogation
在量子版的囚徒困境中，每个囚徒都有一个量子比特，量子比特可以纠缠在一起。我们通过引入第三个量子比特来扩大可用的希尔伯特空间，量子比特可以与其他两个量子比特纠缠在一起。我们讨论了一种基于三方纠缠的增强型审讯技术，并分析了纳什均衡。我们表明，三方纠缠接近W-状态，存在纳什均衡，符合帕累托最优选择，两个囚犯合作。在W态和纯二体纠缠态之间的连续变化时，博弈具有令人惊讶的丰富结构。二分和三分纠缠的作用进行了探讨，以解释这种结构。
2017-11-30 quant-ph
High-efficiency quantum interrogation measurements via the quantum Zeno effect
量子询问现象允许人们在没有测量光与其相互作用的情况下光学检测吸收物体的存在。在量子芝诺效应的应用中，物体抑制了光的相干演化，使得询问光子被吸收的概率原则上可以任意小。我们已经实现了这种技术，证明效率超过50%的理论最大值的原始“无交互”的测量建议。我们还预测和实验验证了以前未被怀疑的依赖损失，效率高达73%的观察和效率高达85%的可行性被证明。
1999-09-27 quant-ph
The temporal resolution limit in quantum sensing
本研究结合量子态可区分条件与量子速度极限，确立了询问时间下界，证明低于该界限时信息将不可避免丢失，并将结论推广至含时信号哈密顿量，阐明了其对磁场测量和时间分辨率的影响。
2025-07-12 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
Enhanced measurement precision with continuous interrogation during dynamical decoupling
针对动力学解耦会抵消直流信号的问题，本文提出相位中继方法以在多个DD周期中连续询问直流信号，并在原子旋量BEC弱磁场测量中展示其可逼近SQL或HL灵敏度。
2023-06-01 quant-ph
Quantum-enhanced phase interrogation of a fiber-optic strain sensor
Université Côte d’Azur（蔚蓝海岸大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto Nazionale di Ottica (INO)（意大利国家研究委员会，国家光学研究所）
本研究展示了利用 N=2 NOON 态双光子纠缠态，通过光纤内马赫-曾德尔干涉仪读出，实现光纤应变传感器的量子增强相位 interrogation，使测量噪声低于标准量子极限，证明了光功率约束下的量子优势。
2026-10-15 physics.optics quant-ph
Optimizing Passive Quantum Clocks
我们描述了被动原子钟协议的基础上的原子的量子讯问。与以前的技术不同，我们的协议是自适应的，并利用有关时钟状态的先验信息。为了减少与理想时钟的偏差，每个询问通过用于原子状态准备和测量的半定程序进行优化，其目标函数取决于先验信息。我们对时钟状态的了解是根据贝叶斯模型来维护的，该模型考虑了噪声和测量结果。我们实现了一个完整的模拟运行的时钟与幂律噪声模型，并通过应用我们的技术发现显着的改善。
2014-04-15 quant-ph
Application of Optimal Control to Time-Resolution Protocol for Quantum Sensing
本文应用最优控制理论优化量子传感时间分辨协议，发现存在临界询问时间，短时区提出仅含平滑控制的失谐协议以利于实验实现，并概述其在超导量子比特磁通脉冲失真校准中的应用。
2025-11-07 quant-ph
Demonstration of atom interrogation using photonic integrated circuits anodically bonded to ultra-high vacuum envelopes for epoxy-free scalable quantum sensors
本文提出通过阳极键合将 PIC 气密集成到真空外壳，避免环氧树脂造成的真空退化，并以冷原子和碱金属原子光谱实验验证其用于可扩展量子传感器的可行性。
2024-09-09 physics.app-ph quant-ph
Quantum Oracle Interrogation: Getting all information for almost half the price
考虑量子计算机与域大小为N的二进制预言机的组合。它示出了如何N/2+sqrt（N）调用的oracle是足够的猜测的整个内容的oracle（是一个N位字符串）的概率大于95%。这与传统计算机的能力形成了鲜明对比，传统计算机需要N次调用才能完成相同的任务。从这个结果可以得出，如果我们允许很小的错误概率，任何以Oracle的N位作为输入的函数都可以使用N/2+sqrt（N）查询来计算。它还表明，这个错误概率可以任意小，通过使用N/2+O（sqrt（N））Oracle查询。该条第二部分考虑了“近似讯问”。这是当仅请求N个oracle位的某一部分时。在这种情况下，量子算法也优于经典协议。给出了一个例子，其中具有N/10个查询的量子过程返回一个字符串，其中80%的位是正确的。任何经典协议都需要6 N/10个查询来建立这样的正确率。
1998-09-11 cs.CC quant-ph
Quantum gravimetry with intrinsic quantum time uncertainty
Qatar Center for Quantum Computing, College of Science and Engineering, Hamad Bin Khalifa University（卡塔尔量子计算中心，科学与工程学院，哈马德·本·哈利法大学）；Department of Mathematical and Computational Sciences, University of Toronto（数学与计算科学系，多伦多大学）；Canadian Quantum Research Center（加拿大量子研究中心）
研究了具有内在时间不确定性的时间探测对量子重力仪的影响，通过两参数量子 Fisher 信息矩阵分析，揭示了重力-时间交叉项的线性特性，并在三个基准模型中验证了重力信息的优化方法。
2026-04-25 quant-ph
Quantum Metrology in Correlated Environments
通过变分方法，我们解析地得到了相关马尔可夫和非马尔可夫环境中频率测量的精度界。证明了在标准Ramsey光谱系统中，乘积态和最大纠缠态在最大关联马尔可夫和非马尔可夫环境中的等价性。我们发现，最佳的测量可以实现更高的分辨率比标准的拉姆齐光谱在相关的环境。当处于最大纠缠态的粒子数为偶数时，精度界随询问时间的增加而减小;当处于最大纠缠态的粒子数为奇数时，精度界与询问时间无关。此外，在一些特殊的非马尔可夫环境中，也可能出现相反的情况。
2013-12-25 quant-ph
Credible-interval-based adaptive Bayesian quantum frequency estimation for entanglement-enhanced atomic clocks
Sun Yat-Sen University (Zhuhai Campus)（中山大学（珠海校区））；Shenzhen University（深圳大学）；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））
本研究提出了一种基于可信区间的方法的自适应贝叶斯量子频率估计协议，用于增强纠缠的原子钟，实现了双海森堡极限精度扩展，同时扩展了动态范围并提高了稳定性。
2025-11-05 physics.atom-ph quant-ph
Laser noise imposed limitations of ensemble quantum metrology
激光噪声是使用原子系综进行窄线高精度光谱分析的决定性限制因素。在理想化的无多普勒和差分光移魔波长晶格组态中，它仍然是超越集体原子衰变的一个独特的主要限制。在这项工作中，我们研究了在一个理想化的拉姆齐脉冲询问计划与不相关的原子的激光相位和振幅噪声的限制。相位噪声导致频率灵敏度随着原子数的增加而饱和，而振幅噪声意味着以$τ$为询问时间的缩放$1/\sqrtτ$。我们采用了一种使用退相干自由子空间的技术，该技术首先在New \textbf{14}，043011（2012）中引入，该技术可以用粒子数的倒数$1/\sqrt{N}$的平方根来恢复缩放。拉比光谱设置数值得到类似的结果和改进。
2016-11-22 quant-ph
Collective cavity quantum electrodynamics in solid-state optical clocks
Institute of Science and Technology Austria（奥地利科学技术研究所）；Technische Universität Wien（维也纳工业大学）；Wolfgang Pauli Institute（沃尔夫冈·泡利研究所）
针对固态频率标准受退相干限制的问题，提出三种腔QED增强询问方案，利用钍核集体耦合实现快速探测，并揭示集体协同性对频率不稳定性的关键作用及最优运行条件。
2026-09-22 nucl-th physics.optics quant-ph
Atomic clock locking with Bayesian quantum parameter estimation: scheme and experiment
提出一种趋近海森堡标度的自适应贝叶斯量子频率估计协议，并在冷原子CPT钟中实现高精度稳健锁定，稳定度较PID提升5.1(4) dB。
2024-10-25 quant-ph
Multiqubit matter-wave interferometry under decoherence and the Heisenberg scaling recovery
大多数用于量子传感的物质波干涉（MWI）方案都是在没有噪声的理想情况下进行评估的。在这项工作中，我们提供了通用的多量子位MWI计划马尔可夫退相噪声下的评估。我们发现，对于某些类的MWI计划的比例因子是非线性依赖于询问时间，最大纠缠探针\emph{decreases}的最佳精度随着粒子数$N$的增加，对于独立和集体失相的情况。这一结果挑战了传统的智慧，发现在相移拉姆齐型干涉仪。我们通过研究多量子比特Sagnac原子干涉术用于旋转传感的最佳精度来开始分析。我们还发现，由于非常规的询问时间二次相位积累和指数退相过程之间的竞争，在无噪声情况下的最佳输入态Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态导致了大$N$区域中量子费舍尔信息的消失.然后，我们的评估进一步扩展到一般的MWI计划的量子传感与纠缠态和退相干。最后，我们尝试性地分析了一种量子纠错逻辑GHZ态，它有可能恢复海森堡标度并提高灵敏度。
2019-03-05 quant-ph
Interaction-free measurement study as a quantum channel discrimination problem
无交互测量（IFM），正如其名称所暗示的，可以使人们能够在不与物体交互的情况下检测物体，即，基本上减少了对物体的损害。利用量子信道理论，研究了“类量子Zeno”干涉测量的一般模型，其光学系统是利用量子Zeno效应的类Mach-Zehnder干涉仪，其中被测物是半透明的，询问周期数$N$是有限的。定义了两个重要的概率$P_{\rm loss}$和$P_{\rm error}$来评价IFM过程，它们分别描述了光子的损失率和区分目标存在/不存在的误差。通过该模型可以得到这两个概率的最小值以及达到它们所对应的初始输入状态。并且我们发现当询问周期$N$接近无穷大时，目标可以被完美地检测到，其中这两个概率的最小值都为零，并且到达它们的初始输入状态在我们的系统中变成相同的状态$|1\rangle$。此外，我们还研究了量子关联是否有利于IFM，但答案是否定的，因为纠缠光子输入态不能最小化$P_{\rm loss}$，$P_{\rm error}$多于单光子输入态。我们的工作为IFM的实际实现提供了重要的理论支持，所采用的分析技术可以应用于其他量子促进方案。
2017-03-11 quant-ph
Non-Gaussian Precision Metrology via Driving through Quantum Phase Transitions
提出了一种利用纠缠非高斯态实现高精度量子干涉测量的方案，即通过量子相变来驱动系统。光束分裂是通过驱动系统从非简并态到简并态而实现的，其中初始非简并基态演化为高度纠缠态。因此，光束的复合，其中的输出状态在询问后变得逐渐解开，是通过驱动系统从简并状态到非简并状态来完成的。在询问过程中积累的相移可以通过人口测量轻松推断。我们应用我们的计划玻色凝聚原子和囚禁离子，并发现海森堡有限的精度标度可以接近。我们提出的方案不需要单粒子分辨检测，是在目前的实验技术范围内。
2018-01-10 cond-mat.quant-gas quant-ph
Bayesian Frequency Metrology with Optimal Ramsey Interferometry in Optical Atomic Clocks
Institute for Theoretical Physics and Institute for Gravitational Physics (Albert-Einstein-Institute), Leibniz University Hannover（汉诺威莱布尼茨大学理论物理研究所与引力物理研究所（爱因斯坦研究所））
本文探讨了光学原子钟中针对激光噪声优化的拉姆齐探测方案，结合贝叶斯框架分析探测灵敏度与激光噪声鲁棒性的权衡，提出基于变分量子电路的新型探测策略，为下一代光学原子钟发展提供理论指导。
2025-05-07 physics.atom-ph quant-ph
Maxwell's lesser demon: a quantum engine driven by pointer measurements
我们讨论了一个自包含的自旋玻色子模型的测量驱动的引擎，其中恶魔产生的工作从热激发的量子自旋通过测量和反馈控制。而不是授予它完全直接访问的自旋状态和Landauer的擦除中风的最佳性能，我们限制这个恶魔的行动指针测量，即随机或连续的询问阻尼机械振荡器，假设宏观上不同的位置取决于自旋状态。该发动机可以同时达到功率和效率基准，并在量子奥托发动机会失效的温度范围内运行。
2020-03-06 quant-ph
The Quantum Zeno Effect - Evolution of an Atom Impeded by Measurement
量子系统的演化被认为是由对所涉及的可观测量的测量所阻碍的。这种效应已经被证明与系统的波函数的移相效应是不可区分的，除了在单个量子系统中。相干动力学，在光学E2线，一个单一的被困离子驱动的光的相位漂移可以忽略不计已交替与内部离子状态的询问。延迟的离子的章动，相当于量子芝诺效应，证明了在序列的探测光散射的“开”和“关”的检测，后者代表反作用免费测量的统计。
2001-05-02 quant-ph
Continuous simultaneous measurement of position and momentum of a particle
我们制定了一个量子粒子的模型，连续监测的检测器同时测量其位置和动量。我们实现波函数坍缩的假设，假设在检测到粒子被发现在一个米的状态选择作为一个离散的相干态的子集。因此，由仪表观察到的动力学是相干态之间的随机跳跃序列。我们使用蒙特卡罗波函数方法生成这样的轨迹。对于稀疏分布的检测器，我们使用随机过程更新理论的方法，得到了一些半解析的结果。特别是，不同的制度的自由粒子的动态识别和定量讨论：从频闪运动的情况下，低的询问频率，延迟的动态让人想起的芝诺效应，如果监测是频繁的。对于一个半连续的空间分布米的经典轨迹的出现。它们的统计特性进行了讨论，并与其他检测方案相比，在这些方案中，测量的效果对应于波函数的“空间滤波”。
2022-09-04 quant-ph
Phase-space geometric Sagnac interferometer for rotation sensing
利用量子态的几何特征进行量子信息处理可以为量子精密测量提供有希望的抗噪声方案。在这项工作中，我们从理论上探讨了相位空间几何Sagnac干涉仪与捕获的原子钟旋转传感，这可能是固有的某些退相干噪声的鲁棒性和达到高精度。利用扫描环阱提供的波导，我们给出了著名的Sagnac相位相对于相空间是纯几何相位或非常规几何相位的判据。在此基础上，提出了设计扫描角速度和询问时间的几何Sagnac干涉仪的相应方案，并讨论了实验可行性。这样的几何Sagnac干涉仪能够饱和的最终精度限制所给出的量子Cramér-Rao界限。
2018-11-09 quant-ph
An Invisible Quantum Tripwire
我们在这里提出了一个量子绊网，这是一个量子光学讯问技术，能够检测到入侵的绊网被发现的入侵者的概率非常低。我们的方案结合了无相互作用测量与量子芝诺效应，以询问入侵者的存在没有相互作用。绊网利用了我们发现的量子芝诺效应的一种奇怪的非线性行为，这种行为发生在一个有损耗的系统中。我们还采用了统计假设检验协议，使我们能够计算出一定数量的试验后的无相互作用测量的置信水平。因此，我们的量子入侵者警报系统在现实大气条件下对光子损失和失相具有鲁棒性，其设计最大限度地减少了误报和漏报的概率以及入侵者可见的概率。
2010-10-01 quant-ph
Entanglement-assisted multiparameter estimation with a solid-state quantum sensor
该研究利用金刚石NV中心固态量子传感器，通过电子-核自旋纠缠和室温优化Bell态测量，实现微波驱动幅度、失谐与相位的同时估计，验证了灵敏度的线性标度，推动了多参数量子传感的实用化。
2025-05-20 quant-ph
Extending the dynamic range in quantum frequency estimation with sequential weak measurements
California Institute of Technology（加州理工学院）；Racah Institute of Physics, The Hebrew University of Jerusalem（耶路撒冷希伯来大学拉卡物理研究所）
研究在光学原子钟中，通过辅助量子比特弱测量扩展量子频率估计动态范围及克服相位滑移噪声的方案，利用相干自旋态找到最优弱测量协议，结合弱测量与投影测量构建协议，优于此前方法。
2026-07-21 quant-ph
Ultimate limits for quantum magnetometry via time-continuous measurements
本文研究了在横向集体噪声作用下，总自旋为J的原子系综所受磁场B的估计。通过准备初始自旋相干态，对于在演化之后执行的任何测量，已知估计的均方误差按比例缩放为$1/J$，即没有获得量子增强。在这里，我们考虑连续监测原子环境的可能性，并最终表明，基于时间连续的非拆除测量，然后由最终的强测量的策略可以实现海森堡有限的缩放$1/{J^2}$，也是一个监测增强缩放的询问时间。我们还发现，时间连续的计划是强大的检测损失，因为我们证明了量子增强也可以恢复有限的测量效率。最后，我们分析证明了我们的策略的最优性。
2017-12-11 quant-ph
All-order momentum correlations of three ultracold bosonic atoms confined in triple-well traps: Signatures of emergent many-body quantum phase transitions and analogies with three-photon quantum-optics interference
研究了线性三势阱中三个无自旋超冷玻色相互作用中性原子的全阶动量关联函数.用于相互作用原子的基本哈密顿量是一个增广的三位哈伯德模型。我们的研究目标是大质量粒子的物质波干涉，旨在建立实验协议，用于表征被捕获的吸引或排斥相互作用的超冷粒子的量子态，具有可变的相互作用强度。通过对多粒子相互作用系统的全阶量子态的分析，揭示了我们的研究结果对于全面理解相互作用多粒子系统的量子态的本质所具有的优势和深刻的物理意义。（即第一、第二和第三）动量关联函数，的相互作用强度引起的紧急量子相变从莫特绝缘相的超流的飞行时间干涉询问的背景下进行说明和讨论。此外，我们讨论了我们的干涉询问建立强类比的量子光学干涉的三个光子，包括真正的三光子干涉，这是重点探索的目标是开发和实施的量子信息应用和量子计算。
2020-05-31 cond-mat.quant-gas nucl-th quant-ph
A Machine-Designed Sensor to Make Optimal Use of Entanglement-Generating Dynamics for Quantum Sensing
我们使用机器优化来开发一个量子传感方案，该方案在相同的量子资源下实现了比传统方案更好的灵敏度。利用单轴扭转动力学产生量子纠缠，我们发现，而不是划分为单独的“状态准备”和“审问”阶段的时间资源，一个复杂的机器设计的旋转序列允许产生计量有用的纠缠，而参数被审问。与通过传统的单轴扭转方案生成的状态相比，这在给定的总时间内提供了高得多的灵敏度。这种方法可以应用于产生量子增强态的其他方法，从而使原子钟、磁力计和惯性传感器具有更高的灵敏度。
2020-02-16 cond-mat.quant-gas quant-ph
Chip-scale superconducting quantum gravimeter combining a SQUID, a transmon, and a nanomechanical resonator
Qatar Center for Quantum Computing, College of Science and Engineering, Hamad Bin Khalifa University（卡塔尔量子计算中心，科学与工程学院，哈马德·本·哈利法大学）；Department of Physics, National Institute of Technology Srinagar（物理系，斯利那加国家技术学院）
本文提出一种芯片级超导重力仪，利用可调磁通transmon量子比特与高Q值纳米机械梁耦合，通过SQUID磁通调制量子比特频率，实现高带宽重力测量。
2026-05-01 quant-ph
Persistent Quantum-Enhanced Frequency Sensing with T^{-3/2} Scaling
Department of Physics and Astronomy, University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校物理与天文系）；Challenge Institute for Quantum Computation, University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校挑战量子计算研究所）；Center for Quantum Science and Engineering, University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校量子科学与工程中心）
本研究通过将Fock态增强嵌入Qdyne协议，在捕获离子中实现了持久量子增强频率传感，精度随T^{-3/2}标度提升，增益达7.1dB，远超退相干极限。
2026-09-21 physics.atom-ph 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
Quantum Information Geometry in the Space of Measurements
我们介绍了一种新的方法来评估纠缠量子网络使用信息几何。由于量子纠缠增强了相关性，量子计算是强大的。例如，较大的纠缠网络可以增强量子密钥分发（QKD）。我们研究的每个网络都是一个具有一定纠缠度的n光子量子态。我们分析这样一个状态的测量数据的空间内，从重复的实验，由n个观察者在一组相同的准备量子态-一个量子态询问测量空间。如果探测器触发，每个观察者记录1，否则记录0。这在每个检测器处生成1和0的字符串，并且每个观察者可以从该序列定义二进制随机变量。我们使用一个众所周知的信息几何为基础的距离测量，适用于这些二进制字符串的测量结果，我们介绍了一个概括的长度，面积，体积和高维体积。这些几何方程是使用常见的联合熵和互熵的香农表达式定义的。我们将我们的方法应用到三个不同的三方量子态：GHZ状态，W状态，和一个可分离的状态P。我们推广了一个著名的信息几何分析的二分态的三方状态。这种方法提供了一种表征量子态的新方法，并且随着光子数量的增加，它可能具有有利的缩放。
2018-12-24 quant-ph
Interaction-free measurement of multiple objects using a universal integrated photonic processor
International Iberian Nanotechnology Laboratory (INL)（伊比利亚纳米技术国际实验室）；Centro de Física, Universidade do Minho（米尼奥大学物理中心）；CINECA Consorzio Interuniversitario（意大利大学联合体CINECA）；Instituto de Física, Universidade Federal Fluminense（弗鲁米嫩塞联邦大学物理研究所）
本文提出利用单个量子探针在云平台Ascella光子处理器上实现多物体的交互无测量，展示了单光子对五个物体的连续检测，扩展了原始单物体交互无测量方案。
2026-08-03 quant-ph
Spin squeezing in optical lattice clocks via lattice-based QND measurements
量子投影噪声将很快限制基于晶格限制中性原子的光学原子钟的最佳可实现精度。在Ramsey询问期间通过测量时钟态布居来压缩集体原子赝自旋抑制投影噪声。我们在这里表明，晶格激光场可以用来执行理想的量子非破坏测量没有时钟移位或退相干，并探讨这种方法在理论上与晶格场限制在一个环形谐振腔的可行性。由于晶格阱中的原子振动而产生的运动边带的检测可以产生比投影噪声极限高百倍的信号大小。
2008-05-08 physics.atom-ph quant-ph
Quantum estimation of Kerr nonlinearity in driven-dissipative systems
本文主要研究了驱动耗散系统中克尔非线性的量子测量。在没有耗散的情况下，非线性参数$χ$的测量精度按“超级海森堡标度”$1/N^2$缩放，其中$N$是由于非线性发生器引起的粒子（光子）的总平均数。在这里，我们发现“超海森堡标度”$1/N^{3/2}$也可以通过选择适当的询问时间来获得。在稳态下，只有在单光子损失和单光子驱动或双光子驱动的情况下，当非线性参数接近于0时，才能实现“超海森堡标度”$1/N^{3/2}$。随着非线性强度的增加，“超海森堡标度”消失。在单光子驱动的情况下，当系统在单光子损失的基础上又遭受双光子损失时，在非线性度$χ=0$处将不会出现最佳测量精度。与直觉相反，在双光子驱动的情况下，我们发现并不是双光子损失越大，测量精度就越低。这意味着增加双光子损耗可以在一定程度上提高$χ$的测量精度。
2022-04-12 quant-ph
Generalized Hyper-Ramsey Resonance with separated oscillating fields
为了提高粒子在独立剪裁的分离振荡场作用下的超高精度测量和量子态工程，推导了Ramsey跃迁几率的精确推广.在询问方案结束时积累的相移提供了在各种激光参数条件下对量子态的高水平控制。为了提高下一代原子、分子和核钟的性能，提高Penning阱质谱中的高分辨率频率测量，以及更好地控制物质波干涉仪或量子信息处理中的光致频移，提出了一种基于相互作用时间、场振幅、相位和频率失谐独立控制的广义超Ramsey共振。
2015-07-15 physics.atom-ph quant-ph
Dual Open Atom Interferometry for Compact and Mobile Quantum Sensing
本研究提出一种适用于动态平台的双开放原子干涉测量协议，通过同源不同探测时间的双干涉仪消除初速依赖，经引力潮测量验证，在6.7小时内达4.5 μGal精度，首次实现开放原子干涉的长期稳定惯性量测量。
2025-01-18 physics.atom-ph quant-ph
Deterministic quantum phase estimation beyond the ideal NOON state limit
该研究提出基于确定性高斯压缩真空态源与高效零差检测的相位估计方案，实验实现超越散粒噪声极限、甚至优于理想NOON态协议的灵敏度，取得量子计量学的重要突破。
2021-11-18 quant-ph
Correlation spectroscopy with multi-qubit-enhanced phase estimation
拉姆齐干涉测量法是一种广泛使用的工具，用于精确测量量子系统的两个能级之间的跃迁频率，其应用于计时、精密光谱学、量子光学和量子信息。通常，量子系统的相干时间超过探测系统的振荡器的相干时间，从而限制了询问时间和相关的光谱分辨率。相关光谱学通过探测具有相同噪声振荡器的两个量子系统来测量它们的跃迁频率差，从而克服了这一限制;这种技术使得原子钟能够进行非常精确的比较。在这里，我们扩展相关光谱的情况下，多个量子系统进行强相关退相。我们模型的拉姆齐相关光谱与$N$粒子作为一个多参数的相位估计问题，并表明，多粒子量子关联可以帮助减少测量的不确定性，即使在没有纠缠。我们推导出这个问题的精度限制和最佳的传感技术，并比较探测状态和测量与无纠缠的性能。使用一维和二维离子库仑晶体高达91量子比特，我们实验证明了测量多粒子量子相关性的优势，以减少相位的不确定性，并应用相关光谱测量离子-离子距离，跃迁频移，激光-离子失谐，和路径长度波动。我们的方法可以直接在具有全局相干量子位控制和量子位分辨单次读出的实验装置中实现，因此适用于其他物理系统，例如镊子阵列中的中性原子。
2023-02-19 quant-ph
Criticality-Enhanced Quantum Sensing via Continuous Measurement
目前使用开放式量子传感器的临界增强感测协议假设传感器的直接测量，并省略了发射到环境的辐射量子，从而可能丢失有价值的信息。在这里，我们提出了一个协议，通过连续观察发射的辐射量子的临界增强传感。在一般假设下，建立了耗散临界点处联合系统与环境态的整体量子费舍尔信息的标度理论。我们推导出普遍的标度律，其特征在于由潜在的临界指数所支配的瞬态和长时间行为。重要的是，这样的标度律超过了标准量子极限，原则上可以使海森堡极限饱和。为了利用这种有利的缩放，我们提出了一个实用的传感方案的基础上连续检测发射的量子实验实现在各种量子光学设置。在这样的方案中，单个询问对应于在依赖于待感测的参数和连续测量的反作用的非幺正动力学下演化的开放系统的（随机）量子轨迹。值得注意的是，我们证明了相关的精度缩放显着超过了直接测量的临界稳态的基础上，从而建立了连续检测的耗散临界的发射量子的可测量值。我们说明我们的协议通过计数的光子发射的开放拉比模型，一个范例模型的研究耗散相变有限组件。我们的协议适用于通用的量子光学开放传感器，允许连续读出，并可能会发现应用在前沿的量子传感，如人机界面，磁诊断心脏病，零场核磁共振。
2022-04-01 quant-ph
Optimal Quantum Metrology for Probing the Unruh Effect with Uniformly Accelerated Two-Level Atoms
School of Science, Guiyang University（贵阳大学理学院）
研究用优化的加速二能级原子对昂鲁效应进行量子计量检测，通过优化原子 - 场相互作用时间、初始原子态和测量基来降低估计不确定性，分析了不同条件下的最优因子和最小不确定性，还估计了最小总探测时间并证明可减少。
2026-07-28 quant-ph
Suppression of collisional shifts in a strongly interacting lattice clock
光晶格时钟由于同时询问许多原子而具有极高的频率稳定性的潜力，但是这种精度可能以由于原子相互作用而导致的系统不准确为代价。密度相关的频率偏移甚至可以发生在使用费米子原子的时钟中，如果它们受到非均匀的光激发[1，2]。在这里，我们提出了一个看似矛盾的解决方案，这个问题。通过显著增加原子相互作用的强度，我们抑制了包含$N$ > 1个原子的晶格位点中的碰撞位移;强相互作用将能量分裂引入系统，并且抑制了向发生碰撞的多粒子状态的演化。我们证明了这种方法的有效性与JILA锶晶格时钟减少碰撞频移和其不确定性的一个以上的因素[3]，$10^{-17}$的水平。这一结果消除了多粒子系统中精度和准确度之间的折衷，因为两者都将随着粒子数量的增加而继续改善。
2010-11-11 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Measurement and control of the interaction frequency shift in bosonic optical lattice clocks
Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica（意大利国家计量研究所）
该研究测量了玻色子光晶格钟中$^{88}$Sr原子的能级间相互作用，发现其钟频移的非线性密度依赖特性，可通过调控探测失谐与原子密度实现净零系统密度频移运行，为新物理探测提供支撑。
2026-08-04 physics.atom-ph quant-ph
Enhancing Dynamic Range of Sub-Quantum-Limit Measurements via Quantum Deamplification
针对高灵敏度与宽动态范围难以兼顾的问题，提出基于两次自旋压缩和两轴反扭转动力学的量子去放大协议，可扩展动态范围并增强抗噪性。
2025-06-29 cond-mat.quant-gas quant-ph
An experimental Scheme for Gravitational Scattering in Microscale: The effect of spatial superposition of mass on the microstructure of space-time
在本文中，我们正在探索的可行性，观察在一个低能量区的量子光力学实验中的引力的非经典特征。如果引力具有潜在的量子性质，它应该具有最基本的量子特性，如叠加原理和纠缠。尽管引力很弱，但原则上有机会通过利用量子光学力学技术来观察引力的量子签名，而无需直接观察引力子。我们正在研究一种新的动力学方案，称为引力量子机制，其中引力源是量子粒子，其质心服从空间叠加。在Gedanken实验中，测试粒子与双缝装置中的量子纳米粒子发生引力相互作用。可能的纠缠或叠加的领域进行了调查。我们正在寻找引力的经典描述的相应偏差，尽管它远离普朗克尺度。任何揭示引力场服从量子叠加原理的实验研究都将是对引力量子性的首次认识。这项研究将表明，它是如何可行的，以寻找一个非经典的功能，在这样的运动制度的重力。此外，这一提议将是检验量子叠加原理的客观性及其对时空微观结构的贡献的一种尝试。
2019-04-30 gr-qc quant-ph
Scattering-Free Optical Levitation of a Cavity Mirror
我们证明了仅使用辐射压力悬浮小镜子的可行性。在我们的方案中，反射镜由三脚架支撑，三脚架的每个腿是法布里-珀罗腔。反射镜的宏观状态相干耦合到支持腔模式，允许相干询问和操纵反射镜运动。所提出的方案是光学弹簧的一个极端例子，其中机械振荡器与环境隔离，并且其机械频率和宏观状态可以仅通过光场来操纵。我们模拟系统的稳定性，并找到一个三维晶格的陷阱点，腔共振允许建立足够的光场，以支持镜子的重量。我们的方案提供了一个独特的平台，研究量子和经典光学力学，并可能用于精密引力场传感和量子态的产生。
2013-07-03 physics.optics quant-ph
Probing many-body interactions in an optical lattice clock
我们提出了一个统一的理论框架，描述了最近观察到的多体效应在审讯的光晶格时钟操作数千个费米子碱土原子。该框架是基于一个多体主方程，该方程考虑了弹性和非弹性p波和s波相互作用，有限温度效应和激发不均匀性之间的相互作用，在量子动力学的询问原子。在不同的参数制度的主方程的解决方案，并进行了比较。它表明，一般的解决方案，可以通过使用所谓的截断维格纳近似，这是适用于在我们的情况下，在开放量子系统的上下文中获得。我们使用开发的框架模型的密度漂移和衰减的条纹在拉姆齐光谱期间观察到的JILA 87 Sr和NIST 171 Yb光晶格时钟。开发的框架打开了一个合适的路径处理各种强关联和驱动的开放量子自旋系统。
2013-10-22 cond-mat.quant-gas quant-ph
