量子自旋系集体磁场传感中综合计量增益与局域耗散的权衡关系

量子计量学在精密传感领域发挥着核心作用,其中检测性能的量子增强对基础研究和实际应用都至关重要。该工作推导了存在耗散时自旋系综磁场传感的严格性能界限,通过引入集成计量增益(IMG)量化性能指标,该指标明确考虑了测量装置的时间演化特性。通过将Lindblad主方程与量子费希尔信息相结合,研究人员解析得到了局部退相干和局部发射过程中IMG与耗散率之间的精确权衡关系,表明增益与耗散强度呈反比变化。这一权衡关系补充了仅考虑自旋数量尺度而忽略耗散动力学的海森堡极限。该团队分析了不同初始态制备方案,阐明了耗散环境下量子纠缠的作用机理:虽然纠缠在短时间内实现海森堡尺度至关重要,但会加速时间演化过程中的耗散退化。值得注意的是,当观测时间足够长时,即使不利用纠缠也能获得相当的计量性能。

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提交arXiv: 2025-12-25 13:02

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