光学 SU(1,1) 干涉仪哈密顿模型中的相对相位和动态相位传感

Yurke、McCall和Klauder提出的SU(1,1)干涉仪[1]从两个具有相反泵浦相位的光学下转换过程的哈密顿量出发进行了重新表述。在假设干涉仪精确对准(即模式不可区分性)的情况下,从四个光学模式中选出了两个,并考虑了一个相对相位。这两个最终模式的状态由非线性参数g、相对相位ϕ以及由相互作用时间产生的动力学相位θ来参数化。研究发现,对于相对相位(动力学相位)的传感,最佳工作点为ϕ=π(θ=0),此时量子Fisher信息表现出海森堡标度E²。与基于电路模型的预测相比,该研究团队在哈密顿模型中发现:1. 最佳工作点出现在干涉仪内部非真空态的情况下;2. 总光子数算符的测量无法提供相对相位或动力学相位的估计,其精度无法达到量子Cramér-Rao界,而基于加权位移算符的观测量随着g的增加变得最优。这些结果表明,描述包含多个光学下转换过程的通用光学量子传感器可以采用第一性原理方法。

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