大自旋不可知参数估计

量子态关于某参数的量子Fisher信息量化了该量子态对该参数变化的敏感度。最大化量子Fisher信息是实现量子传感器最优估计精度的关键。典型量子传感器包含一个量子比特(如自旋-1/2)探针经受未知旋转,这里待估计参数是未知旋转角度。一个众所周知的限制是:若旋转轴方向未知,则无法获得最大量子Fisher信息。近期研究通过利用探针量子比特与辅助比特间的纠缠突破了该限制——在旋转轴方向被揭示后,通过对辅助比特的测量可制备出适用于任意未知旋转轴方向的最优探针。然而该方案仅适用于自旋-1/2体系。考虑到大自旋探针能实现更大的量子Fisher信息并提供更强的计量学优势,该工作利用大自旋探针与辅助比特间的纠缠,在旋转轴方向未知情况下实现了旋转角度估计的最优量子Fisher信息。与先前自旋-1/2情况不同,大自旋体系实现最优精度通常需要后选择,其成功概率取决于希尔伯特空间维度。此外,该研究将编码态从最大纠缠态推广至一般纠缠态,证明仍能以特定成功概率实现最优计量学性能。
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提交arXiv: 2026-02-04 13:51

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