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
Classical entanglement in polarization metrology
最近已经提出了依赖于纠缠光子的量子方法来提高光学测量的效率。我们在这里证明，令人惊讶的是，使用的经典光与纠缠自由度也可以带来突出的优势，在偏振计量的传统测量。具体来说，我们表明，径向偏振光束允许执行实时单次米勒矩阵偏振。我们的结果还表明，量子光学程序要求纠缠无非定域性实际上可以实现在经典光学制度。
2014-04-03 physics.optics quant-ph
Attaining sub-classical metrology in lossy systems with entangled coherent states
量子力学允许进行纠缠增强测量，但损耗仍然是构建现实的量子精密测量方案的障碍。然而，最近的工作已经揭示了纠缠相干态（ECS）具有执行鲁棒的亚经典测量的潜力[J. Joo et.例如，物理修订信函107，83601（2011）]。到目前为止，还没有读出方案已经设计出利用这种强大的性质的ECS，但我们在这里提出了一个实验方法，实现精度接近理论界，即使损失。我们展示了非纠缠的“经典”状态和高度纠缠的NOON状态的大范围的损失值，提升量子精密测量，在不久的将来实现的技术的实质性改进。
2014-02-26 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
Bound entangled singlet-like states for quantum metrology
具有正部分转置（PPT）的二体纠缠量子态，即，PPT纠缠态通常被认为是非常弱的纠缠态。由于不能从它们中提取出纯粹的纠缠，它们也被称为束缚纠缠。本文提出了两类（$2d\times 2d$）维PPT纠缠态，它们是任意$d\ge 2$的纠缠态，在计量学上显著优于所有可分态.我们提出了强有力的证据表明，我们的国家提供了最大的可实现的PPT状态的系统大小的增益。当维度$d$变为无穷大时，这些态的量子增益变为最大，并且等于一对最大纠缠量子比特的量子增益。因此，我们认为我们的状态可以被称为“PPT单线态”。"
2021-08-25 quant-ph
Generating Entangled Spin States for Quantum Metrology by Single-Photon Detection
我们提出并分析了一个概率性的方案，通过单光子探测在大原子系综中产生纯的、纠缠的、非高斯的集体自旋态。一个光子宣告迪克态的准备，而两个或更多的光子宣告薛定谔猫态。该方法产生纯态，即使在有限的光子探测效率和弱原子-光子耦合。纠缠的产生可以通过重复的试验和反馈的方式准确定性，使计量学超过标准的量子极限。
2013-08-28 physics.atom-ph 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
Sub-shot-noise quantum metrology with entangled identical particles
当把通常的可分性概念应用于描述全同粒子的态时，必须重新考虑。需要一个与任何先验希尔伯特空间张量积结构无关的可分性定义：这可以用可交换的可观测子代数来给出。相应地，推广和物理上重新解释了有关在量子精密测量中使用量子费舍尔信息的结果。
2010-01-19 cond-mat.other hep-th quant-ph
Quantum metrology for non-linear phase shifts with entangled coherent states
研究了非线性相移对量子态的相位增强效应。在平均粒子数和非线性指数k相同的情况下，偶纠缠相干态的最优相位估计优于NOON态和奇纠缠<n>相干态.我们研究了用当前的光学技术方法从压缩真空中产生近似ECS（AECS），发现对于大的情况，纯AECS甚至比均匀ECS稍好<n>。我们还研究了简单的，但物理上相关的情况下，在非线性干涉仪臂的损失，为一个固定的<n>。
2012-05-11 quant-ph
Optimal entangled coherent states in lossy quantum-enhanced metrology
研究了有耗干涉测量中纠缠相干态中两个分量的最佳距离。最佳距离是通过一个经济点来获得的，该经济点表示我们可以从每个输入能量中提取的量子费舍尔信息。最大化输入平均光子数上的量子费舍尔信息的公式，我们表明，随着干涉仪的损失增加，它可以更有益于准备一个初始纠缠的相干态，是较少的纠缠。这表示，双模分量的最佳距离随着干涉测量中的更多损耗而减小。在输入平均光子数的约束下，我们得到了最优纠缠相干态比可分离相干态具有更强的鲁棒性，即使在高光子丢失率的情况下也是如此。最佳纠缠相干态在可分离相干态的标准干涉极限上保持了量子优势。我们还表明，相应的最佳测量需要相关测量基地。
2020-01-25 quant-ph
Quantum Optical Metrology -- The Lowdown on High-N00N States
光的量子态，如压缩态或纠缠态，可以用来进行测量（计量学），产生图像，并以远远超过经典可能的精度感测物体，也超过了曾经被认为是可能的量子力学。其主要思想是利用量子效应克服计量学中的散粒噪声极限和成像和传感中的瑞利衍射极限。近年来，随着来自快速发展的光学量子信息处理领域的思想的涌入，量子光学计量学得到了推动。这两个研究领域都利用了光的量子纠缠态的创造和操纵。我们将回顾量子光学计量学这一令人兴奋的新领域的一些最新理论和实验进展，重点介绍利用特定双模纠缠光子态-High-N 00 N态的例子。
2009-04-01 quant-ph
Reviving the precision of multiple entangled probes in an open system by simple $π$-pulse sequences
纠缠态的量子精密测量在实际噪声环境中总是会受到退相干的影响。因此，测量精度大大降低。在这里，我们应用动态解耦方法来保护$N$ -量子比特量子精密测量协议，并成功地恢复了测量精度的缩放为${N^{-k}}$与$k\in \left[{5/6,11/12}\right]$。由噪声谱分布确定的精度恢复程度表明，通过控制噪声谱可以进一步提高被保护协议的性能。这种保护协议在纯退相和弛豫噪声下对基于纠缠的量子精密测量具有普遍性，这将促进微观物理弱信号检测实用量子精密测量的发展。
2016-10-27 quant-ph
Enhanced quantum metrology with robust multipass interferometry
University of Sussex（萨塞克斯大学）；Sorbonne Université（索邦大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；LIP6（LIP6实验室）
本文提出将小型抗损耗纠缠态与多通干涉测量结合的混合策略，解决大尺寸纠缠态的实验挑战，可实现测量精度显著提升，且现有技术可验证其性能增益。
2026-09-02 quant-ph
Noise-dependent optimal strategies for quantum metrology
我们表明，对于一些嘈杂的信道，最佳的纠缠辅助策略取决于噪声水平。我们注意到，平行纠缠策略和辅助策略之间存在非平凡的交叉--在前者中，探针都纠缠在一起，在后者中，探针与无噪音的辅助策略纠缠在一起，但不是在它们之间。这种转变可以通过以下事实来解释：可分离状态对噪声更具鲁棒性，因此在高噪声限制下是最佳的，但它们又被辅助状态所超越。
2018-02-15 quant-ph
Unconditional violation of the shot noise limit in photonic quantum metrology
干涉相位测量广泛用于精确确定长度、速度和材料特性等量。在没有量子相关的情况下，使用$n$光子可实现的最佳相位灵敏度$Δφ$是散粒噪声极限（SNL），$Δφ=1/\sqrt{n}$。量子增强计量承诺更好的灵敏度，但尽管理论上的建议可以追溯到几十年前，使用光子（即确定的光子数）量子态的测量还没有真正超过SNL。更确切地说，所有这些演示-通过贴现光子损失，探测器效率低下，或其他缺陷-只考虑了所使用的光子的一个子集。在这里，我们使用一个超高效率的光子源和探测器进行无条件的纠缠增强光子干涉。采样的双折射相移，我们证明精度超出SNL没有人为校正我们的结果的损失和缺陷。我们的研究结果使量子增强相位测量在低光子通量和打开大门，下一代光学量子精密测量的进步。
2018-06-22 physics.optics quant-ph
Quantum metrology in coarsened measurement reference
研究了粗化测量参考在量子精密测量中的作用。粗化测量基准来自粗化基准时间和基准。当测量基于一个公共参考基时，可以通过对称性消除这个缺点。由于参考基的粗化，对于大量的探测粒子，纠缠态的性能不能优于乘积态。给定粗化参考基的有限不确定性，在估计阶段获得了最佳探测粒子数量。最后，我们证明了在非马尔可夫退相情况下的最大纠缠态总是比在马尔可夫退相情况下的最大纠缠态具有更好的精度。与纠缠态相比，乘积态更能抵抗粗化参考时间的干扰。
2017-01-18 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
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
Time-Reversal-Based Quantum Metrology with Many-Body Entangled States
在量子精密测量中，纠缠代表了一种有价值的资源，可以用来克服标准量子极限（SQL），该极限限制了与独立粒子一起操作的传感器的精度。超越SQL的测量通常通过相对简单的纠缠态（具有高斯概率分布的压缩态）实现，其中量子噪声在不同的正交之间重新分布。然而，由于基本限制和在实践中实现的有限测量分辨率，基于压缩态的传感器通常远离量子精密测量的真正基本极限（海森堡极限）操作。在这里，通过实施一个有效的时间反转协议，通过控制的符号变化的光学工程多体哈密顿，我们证明了原子传感器的性能与非高斯状态超出自旋压缩的限制，而不需要极端的测量分辨率。使用350个中性$^{171}$ Yb原子的系统，通过时间反转相互作用（SATIN）协议的信号放大实现了迄今为止在任何干涉仪中展示的超过SQL（$11.8 \pm 0.5$ ~dB）的最大灵敏度改进。此外，我们证明了精度提高成比例的粒子数（海森堡标度），在固定的距离海森堡极限为12.6分贝。这些结果为使用复杂纠缠态的量子精密测量铺平了道路，在科学和技术中具有潜在的广泛影响。潜在的应用包括寻找暗物质和超越标准模型的物理学，测试物理学的基本定律，计时和大地测量。
2021-09-28 physics.atom-ph quant-ph
Quantum Metrology with Dicke Squeezed States
介绍了一类新的量子多粒子纠缠态--Dicke压缩态（DS态），它可以用来提高量子精密测量的精度，使之超过标准量子极限。我们发现，测量精度的提高，其特征在于由一个单一的实验检测参数，称为迪克压缩$ξ_{D}$，这也限制了这类状态的纠缠深度。当$ξ_{D}$达到理想Dicke态的最小值时，测量精度接近海森堡极限.与其他纠缠态相比，我们证明了Dicke压缩态对退相干的鲁棒性更强，并且在典型的实验噪声下具有更好的测量精度。
2014-07-02 quant-ph
Engineering entanglement for metrology with rotating matter waves
纠缠态的旋转，捕获超冷玻色子形成一个非常有前途的方案，量子精密测量。为了将这种状态用于计量，理解它们的详细形式以及它们可以测量相位（在这种情况下通过旋转产生）的增强精度是至关重要的。本文研究了在朗道最低能级（LLL）近似下非对称囚禁势中超冷玻色子的转动。我们证明，虽然LLL可以合理地确定量子相变和纠缠态产生的临界频率，但重要的是要超越LLL来确定状态的细节并量化量子费舍尔信息（这限制了相位测量的准确性）。因此，我们确定了一个新的参数制度有用的纠缠态产生，服从实验研究。
2013-04-27 cond-mat.quant-gas quant-ph
Experimental realization of a photonic weighted graph state for quantum metrology
Stellenbosch University（斯泰伦博斯大学）；Hanyang University（汉阳大学）
本研究通过实验实现可调图权重的光子加权图态，用于提升量子相位传感的精度，验证了在低于最大纠缠极限时仍能实现超越经典极限的测量精度。
2026-02-20 quant-ph
Entangled states from sparsely coupled spins for metrology with neutral atoms
本文提出用稀疏耦合图生成多体纠缠态，每个粒子仅需对数耦合即可逼近全对全动力学，实现接近海森堡极限的量子传感，并可在光镊中原子的动态重排下高效实现。
2025-06-23 cond-mat.quant-gas quant-ph
Enhancing Quantum Metrology by Quantum Resonance Dynamics
本研究提出一种基于周期驱动自旋系统高阶量子共振的量子计量协议，可规避制备高保真纠缠态、读出噪声及噪声环境禁规定理三大障碍，实现海森堡标度精度且抗马尔可夫噪声，可在现有平台验证。
2025-02-03 quant-ph
Entanglement-Enhanced Quantum Metrology in Colored Noise by Quantum Zeno Effect
在开放量子系统中，噪声的存在不可避免地影响了计量精度。{In在马尔可夫开放量子动力学中，虽然利用纠缠探针可以有效地缩短测量时间，但不能提高测量精度。然而，十多年前预测，在非马尔可夫模型中，量子芝诺效应（QZE）可以显著降低误差[Chin，Huelga和Plenio，Phys.Rev.Lett. \textbf{109}，233601（2012）]。在这项工作中，我们应用最近发展的量子模拟方法，实验验证纠缠探针可以提高测量精度的QZE。直到$n=7$量子比特，我们证明了精度已经提高了$n^{1/4}$的一个因素，这与理论预测一致。我们的量子模拟方法可以为各种量子精密测量方案的实验验证提供一个有趣的平台。
2022-08-11 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Multi-Photon Interference and Metrology
最近，Motes等人在Phys.Rev.Lett. 114，170802（2015）一种线性光学干涉仪，具有N个相同的单光子输入状态，作为子散粒噪声相位估计的工具，不需要NOON状态源。本文利用Tamma和Laibacher在Phys.Rev.Lett. 114，243601（2015）中所述。值得注意的是，所获得的结果表明，对于小相位，在完全可区分光子的情况下的相位灵敏度与Motes等人考虑的相同光子的情况下的相位灵敏度相同。除了与输入光子的数量N无关的常数因子之外。因此，在Motes等人提出的方案中，多光子干涉对于大量N个光子不提供任何子散粒噪声灵敏度。
2017-10-15 physics.optics quant-ph
Demonstration of a Reconfigurable Entangled Radiofrequency-Photonic Sensor Network
量子精密测量利用非经典资源，如纠缠，以实现低于标准量子极限的灵敏度水平。到目前为止，几乎所有的量子计量演示都局限于提高单个传感器的测量性能，但大量的应用需要多个传感器联合工作来解决分布式传感问题。在这里，我们提出并实验证明了一个可重构的传感器网络授权的连续变量（CV）的多方纠缠。我们的实验在不同的分布式传感问题中建立了纠缠结构和可实现的量子优势之间的联系。演示的纠缠传感器网络由三个传感器节点组成，每个传感器节点都配备有用于检测射频（RF）信号的电光换能器。通过适当地剪裁CV多体纠缠态，纠缠传感器网络可以被重新配置为最大化分布式RF感测问题中的量子优势，例如测量RF场的到达角。我们的工作所揭示的CV多体纠缠的丰富物理学将为分布式量子传感开辟一条新的途径，并将导致在超灵敏定位，导航和定时方面的应用。
2020-04-21 physics.optics quant-ph
'Designer atoms' for quantum metrology
量子纠缠是量子计算和量子密码学的关键资源。对于量子精密测量，纠缠态的使用已经被讨论和证明是提高信噪比的一种手段。此外，纠缠态已被用于实验中的有效量子态检测和散射长度的测量。在量子信息处理中，对单个量子比特的操纵允许对特定状态的定制设计，这些状态对环境的有害影响不敏感。这种“无退相干子空间”保护了量子信息，并产生了显著增强的相干时间。在这里，我们使用一个消相干的子空间与专门设计的纠缠态，以证明一对被困的Ca+离子的精确光谱，我们得到的电四极矩，这是用于频率标准的应用。我们发现，纠缠态不仅有利于提高频率测量中的信噪比-一个适当设计的原子对也允许在强技术噪声的存在下进行时钟测量。我们的技术使得明确使用的非局域性作为一种纠缠属性，并提供了一种方法“设计”的量子精密测量。
2007-01-29 physics.atom-ph quant-ph
Matters Arising: Time-reversal-based quantum metrology with many-body entangled states
本文针对Colombo等人提出的利用多体纠缠突破标准量子极限的量子计量结论提出商榷，指出其未突破单粒子精度界限，且相关引用文献的比较均存在问题。
2023-05-03 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
Metrology with entangled coherent states - a quantum scaling paradox
人们对开发超越所谓的海森堡极限的相位估计方案很感兴趣，即，其中，相位分辨率比1/N更好，其中N是资源的度量，例如平均光子数或原子量子比特的数量。特别是，已经提出了许多非线性方案，其分辨率似乎是1/n^k或甚至exp（-n），基于优化量子克拉美-拉奥界限。这种方案包括使用纠缠相干态。然而，可以表明，所提出的方案的平均均方根误差（在相移的任何先验分布上平均）不能超过海森堡极限，并且基于纠缠相干态的简单估计方案不能比1/n^{1/4}更好地缩放。这一悖论与Cramer-Rao界限中的“偏差”的作用有关，并且通过所提出的方案的迭代实现仅部分改善。结果是基于新的信息理论界的平均信息增益和误差的任何相位估计方案，并推广到任何运营商产生的离散特征值的移位估计。
2013-07-10 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
Entanglement-Seeded-Dual Optical Parametric Amplification: Applications to Quantum Communication, Imaging, and Metrology
光学参量放大器（OPA）的研究已经成功地描述和产生用于诸如量子精密测量和量子光刻等领域的非经典光[Agarwal等人，J. Opt. Soc. Am. B，24，2（2007）]。在本文中，我们提出了一种利用纠缠态输入的OPA方案的理论。该方案涉及两个相同的OPA，并将最大路径纠缠的N 00 N态作为种子（|2，0>+|0，2>）/sqrt{2}。受激放大导致输出态的几率幅依赖于每个模中的光子数，这与双模压缩真空有很大的不同。输出包含一族可直接应用于量子密钥分发的纠缠态。特定的输出状态允许预先创建N=4 N 00 N状态，其可以用于量子光刻，以写入亚瑞利条纹图案，以及用于量子干涉测量，以实现海森堡限制的相位测量灵敏度。
2008-04-10 quant-ph
Thermal quantum metrology in memoryless and correlated environments
在玻色子量子精密测量中，损耗参数的估计通常借助于纯态（诸如相干态、压缩态或纠缠态）来执行，而混合热探针由于其较差的性能而被丢弃。在这里，我们表明，具有适当的相关性的热源可以以这样一种方式进行工程设计，以接近，甚至超过，在一般高斯退相干的存在下，相干态的误差标度。我们的发现为在光学仪器中使用热源的实用量子精密测量铺平了道路（例如，光度计）或在不同波长（例如，远红外、微波或X射线），其中量子特征（例如相干性、压缩或纠缠）的产生可能极具挑战性。
2018-06-12 physics.optics 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
Multiparameter estimation with an array of entangled atomic sensors
实验演示了利用纠缠原子系综阵列进行多参数量子计量，通过分裂自旋压缩系综构建可灵活配置的传感器阵列，并采用最优估计协议在多参数估计任务中显著超越标准量子极限。
2025-11-03 physics.atom-ph quant-ph
Entanglement-enhanced quantum metrology: from standard quantum limit to Heisenberg limit
本文介绍纠缠增强量子计量的原理与实验进展，说明利用多粒子纠缠可突破标准量子极限、逼近海森堡极限，还探讨了相关量子传感器的潜在应用。
2024-06-04 quant-ph
Quantum-enhanced metrology without entanglement based on optical cavities with feedback
有许多不同的策略可以比标准量子极限更有效地测量两条光路之间的相移。一种方法是使用高度纠缠的光子。另一种方法是将光子暴露于非线性或相互作用的哈密顿量。本文强调开放量子系统的条件动力学为量子增强计量学提供了一个有趣的额外工具。作为一个具体的例子，我们回顾了最近的计划，利用条件动力学的激光驱动的光腔与自发光子发射内的量子反馈回路。从二阶光子相关测量中推断信息既不需要光学非线性，也不需要纠缠光子，因此应该立即引起实际兴趣。
2016-09-08 quant-ph
Quantum metrology including state preparation and readout times
越来越多的人相信，未来十年将出现基于量子物理定律的传感设备，这些设备的性能将超过我们目前的一些传感设备。例如，在频率估计中，与在可分离状态下制备的探针相比，使用在纠缠状态下制备的探针原则上可以导致精度增益。即使在存在某些形式的退相干的情况下，已经表明，精度增益可以随着探针粒子$N$的数量而增加。然而，通常情况下，纠缠态和可分离态的制备和读出时间被假定为可以忽略不计。我们发现，只有当纠缠态的制备和读出时间低于一定的阈值时，处于最大纠缠态（GHZ）的探测器才能比可分离态具有优势。当探针系统遭受失相时，该阈值比隔离探针的阈值低得多（并且更难以达到）。此外，我们发现，在现实的情况下，最大纠缠探针提供了一个精确的优势，只有一些有限数量的探针粒子$N_\text{cutoff}$，这是较低的退相探针比它是一个孤立的探针。
2016-11-16 quant-ph
Quantum metrology with rotating matter waves in different geometries
纠缠的一个有希望的实际应用是计量学，其中量子态可以用来进行超过散粒噪声限制的测量。在这里，我们考虑如何计量方案可以实现使用原子玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）被困在不同的潜力。特别是，我们表明，如果被困BEC旋转在正确的频率，它可以经历量子相变的特点是大规模的纠缠传播整个系统。这个简单的搅拌过程可以产生有趣的量子态，例如围绕环形势沿相反方向流动的所有原子的宏观叠加。我们考虑不同的捕获势，并显示这是如何导致不同的纠缠态。特别是，我们发现，通过减少系统的维数到一个或两个维度，有可能产生纠缠态，是非常强大的原子的损失，因此非常适合精密测量方案。
2011-02-01 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
Orbital angular momentum of entangled photons as a probe for relativistic effects
本文利用纠缠光子轨道角动量对洛伦兹因子的敏感性，通过测量联合谱展宽，实验模拟至0.99c速度，提出相对论条件下新型测量技术。
2025-10-16 physics.optics 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
Variational-State Quantum Metrology
量子技术利用纠缠来增强各种超越经典极限的任务，包括计算，通信和测量。量子精密测量的目的是增加在存在统计误差的情况下使用纠缠量子态估计的测量量的精度。我们提出了一种新的方法来寻找（近）最佳状态的计量存在的噪声，使用变分技术作为一种工具，有效地搜索经典的棘手的高维空间的量子态。我们全面探索了由多达9个量子比特组成的系统，并发现了新的高度纠缠态，这些态在排列下不对称，并且在恒定因子2的情况下表现出色。我们考虑了一系列的环境噪声模型，而被动量子态不能实现一个从根本上优越的缩放（建立由事先渐近结果），我们观察到一个显着的绝对量子优势。最后，我们概述了一个可能的实验设置变分量子精密测量，可以在近期的硬件实现。
2020-04-16 quant-ph
Quantum Entangled Interferometers
利用参量放大器作为分波和复合元件，实现了一种新型的量子纠缠干涉仪。量子纠缠是由参量放大器产生的量子关联场在干涉仪中探测相位变化信号而产生的。这种类型的量子纠缠干涉仪表现出一些独特的性质，不同于传统的基于分束器的干涉仪，如马赫-曾德尔干涉仪。由于这些特性，它在许多方面优于传统的干涉仪，特别是在相位测量灵敏度。我们将回顾其独特的性质及其在量子精密测量与传感、量子信息和量子态工程中的应用。
2020-04-26 physics.optics quant-ph
Quantum metrology to probe atomic parity violation
在无退相干子空间中制备的纠缠态结合Ramsey测量可以探测Ba+或Ra+等重碱金属离子的宇称破坏。在这里，我们提出了一个实验与Ba+离子作为一个例子来测量在这个系统中的小宇称破坏效应。
2010-10-13 quant-ph
Entanglement free Metrology Exploiting Multimode Hong Ou Mandel Sensor Advantage
School of Physics and Electronic Engineering, Shanxi Normal University（山西师范大学物理与电子工程学院）
本文提出利用频率乘积态和后选择频率反相关结果，证明多模HOM计量优势源于频谱反相关而非纠缠或玻色子对称性，无需强泵浦激光，便于实际应用。
2026-09-22 quant-ph
Achieving Heisenberg scaling with maximally entangled states: an analytic upper bound for the attainable root mean square error
在本文中，我们探讨了在没有任何先验的情况下，仅利用最大纠缠态对相位进行海森堡有限量子精密测量的可能性。从Higgins等人在New J.Phys.11，073023（2009）中介绍的估计器开始，本文的主要结果是产生相关均方误差的分析上界，其作为过程中使用的量子探针的数量的平方的函数单调递减。所分析的协议是非自适应的，并且原则上（对于可区分的探针）仅需要可分离的测量。我们还探讨了计量存在的限制纠缠的大小和存在的损失。
2020-09-25 quant-ph
Integrated, bright, broadband parametric down-conversion source for quantum metrology and spectroscopy
本研究提出一种利用群速度匹配铌酸锂波导的集成双色SPDC源，在低功率CW激光泵浦下实现高亮度与宽带宽，产生强时频纠缠光子对，克服了传统高功率激光驱动块状晶体SPDC源的波长范围限制和确定性分束难题。
2024-02-27 physics.optics quant-ph
Photonic Quantum Metrology
量子精密测量是量子技术最有应用前景的领域之一。该研究领域的目的是利用量子资源估计未知参数，其应用可以提高经典策略的性能。几个物理量子系统可以用来开发量子传感器，光子系统代表了大量的探测任务的理想探针。在这里，我们回顾了量子精密测量背后的基本概念，然后集中在光子技术在这项任务中的应用，特别注意相位估计。我们从平台和量子资源的角度描述了该领域的最新技术水平。此外，我们提出了多参数量子精密测量的研究领域，其中多个参数必须同时估计。最后，我们讨论了当前的实验和理论挑战，以及在噪声存在下实现量子增强性能的光子量子传感器的开放性问题。
2020-03-12 quant-ph
Weighted graph states as a resource for quantum metrology
Stellenbosch University（斯泰伦博斯大学）；Saint Louis University（圣路易斯大学）
本文提出利用加权图态提升量子计量精度，相比传统图态，其在权重变化鲁棒性更高且对纠缠需求更低。
2026-02-13 quant-ph
Entanglement Metrology Using a Joint Readout of Superconducting Qubits
多量子比特纠缠态的精确检测是量子计算实验发展的关键。传统上，纠缠量子比特之间的非经典相关性是通过计算单个量子比特的单次读出之间的重合来测量的。我们报告纠缠计量使用一个单一的检测通道，直接访问两个超导量子比特之间的整体平均相关性。在验证和校准这个联合读出之后，我们展示了按需产生的可分离和高度纠缠的两个量子比特状态的全量子断层扫描。使用完整断层扫描所需的测量的子集，我们执行纠缠计量的~95%的准确度和~98%的精度，尽管~10%的单次测量的保真度。对于高纠缠态，测量的Clauser-Horne-Shimony-Holt算符的最大值达到2.61+/-0.04，纠缠见证者给出了约88%的并发下限。在目前的形式下，这种探测器将能够解决未来两个量子比特纠缠产生的改进，并立即扩展到3或4个量子比特。
2009-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Single Photon Scattering Can Account for the Discrepancies Between Entangled Two-Photon Measurement Techniques
纠缠光子对被预测线性化和增加双光子吸收的效率，允许连续波激光二极管驱动超快时间分辨光谱和非线性过程。尽管有一系列的理论研究和实验测量，不一致的纠缠增强相互作用截面的值持续存在。构造了一个光谱仪，它可以在时间和光谱上表征任何潜在的双光子激发事件之前、期间和之后的纠缠光子态。对于分子罗丹明6G，它有一个虚拟的状态路径，任何纠缠的双光子相互作用被发现是等于或低于经典的，单光子散射事件。这一结果可以解释不同测量技术所报道的各种纠缠双光子吸收截面之间的差异。所报道的仪器可以明确地分离经典和纠缠效应，因此对于日益增长的非线性和多光子纠缠光谱学领域具有重要意义。
2022-05-28 physics.optics quant-ph
