分布式相位不敏感位移传感

分布式量子传感利用多个传感器间的量子关联,将参数估计精度提升至超越经典极限的水平。现有方法大多聚焦相位估计,且依赖信号与探针间的共享相位参考。然而许多实际场景处于无相位参考的测量环境,使得力或场振幅的估计成为核心任务。该研究团队针对玻色子传感器在实验运行间经历相同位移但公共相位随机变化的情况,研究了这种相位不敏感机制。研究人员推导了可达到精度的解析界限,证明其由探针态中模式间的一阶正规关联决定,并受平均激发数约束。这些关联能在无全局相位参考的情况下,实现超越标准量子极限的集体灵敏度增强,其增益随总激发数线性增长,揭示了分布式量子优势。该工作发现具有确定联合宇称的多模态家族可饱和此极限,且通过已在多种量子平台实现或新兴的局域宇称测量即可高效探测。进一步研究表明,实验相关的退相干通道支持两种不同传感策略:将单模非经典态分配到各模式(对损耗和加热具有鲁棒性),以及采用可分离探针(对退相位和相位抖动具有抗性)。这些成果适用于包括囚禁离子、固态机械系统、光力系统、超导系统及光子学系统在内的多模连续平台。

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提交arXiv: 2026-02-03 16:45

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