通过量子计量学中不确定性原理的非线性海森堡极限

海森堡极限被认为是量子计量学中的终极精度界限,传统观点认为参数估计的均方根误差会随着演化时间T和量子门(或探针)数量N线性下降。然而,这种经典理论无法解释近期出现的“超海森堡”标度现象——即测量精度随T和N呈现超线性提升。该工作通过重构参数空间中的位置-动量不确定关系,将测量精度重新表述为对应的正则动量特征,不仅统筹考虑了时间与能量资源,还引入了由非对易性和量子叠加态产生的本征资源。研究人员设计了一种具有不定时间方向的生成过程(包含非对易量子操作和时间方向的叠加态),使正则动量获得二次增量,从而实现了关于T和N的非线性标度精度极限。该团队在量子光学系统中的实验证明,这种非线性标度增强可以在探针能量恒定的条件下实现。该成果为理解量子计量中的海森堡极限提供了新视角,并为提升实际量子测量任务的精度开辟了新路径。
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提交arXiv: 2025-10-10 09:49

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