通过工程化非线性振荡器缓解单光子损耗的量子计量学
量子计量优势在损耗条件下的脆弱性仍是实现实用量子传感的主要障碍。对于存在不可避免单光子损耗(SPL)的双光子驱动(TPD)克尔谐振腔(TPD-Kerr模型),量子费希尔信息增益与压缩水平均会呈现难以追踪的长寿命阻尼振荡,将有效传感与压缩限制在极短时间窗口内。研究表明,引入工程化双光子损耗(ETPL)构建TPD-Kerr-ETPL混合模型后,这些振荡被显著抑制,衰减过程转变为平滑单调下降,使高灵敏度窗口延长超过一个数量级。更重要的是,该工作揭示了量子资源的时间层级结构:计量灵敏度的初始提升源自高斯压缩态,而持续的高精度传感则源于耗散稳定的非高斯偶宇称猫态。关键发现是,仅当模型包含ETPL(如TPD-Kerr-ETPL和TPD-ETPL系统)时,动力学过程才能主动抵消SPL的负面影响,将阻尼振荡转化为平滑易追踪的轨迹,从而延长可用计量窗口。该方法突破了基于编码或反馈控制的传统方案,为实现无实时反馈的高精度测量提供了全自主路径。这确立了一个普适设计原则:工程化损耗结合适当驱动,可主动保护具有计量价值的非高斯量子资源——即便存在SPL,也为超导电路、光力学和囚禁离子平台实现鲁棒、可扩展量子传感器开辟了新途径。

