压缩作为非线性介质表征中非高斯优势的催化剂
该团队研究了使用相干态和压缩真空态作为高斯探针,以及它们的光子增加和光子减少的非高斯对应探针,在连续变量量子系统中表征非线性介质耦合强度的精确方法。该研究考虑了三大类非线性哈密顿量,即正交非线性、广义压缩和克尔型相互作用。通过解析计算量子Fisher信息,研究人员比较了高斯探针和非高斯探针的性能,并根据探针参数、能量资源和非高斯性评估了最优探针。该工作的结果有两方面:首先,对于相干态家族,在固定相干振幅下,光子增加所带来的改进主要源于探针携带的额外能量,并未提供真正的计量资源,因为相同精度可以通过更容易产生的大能量高斯相干态信号实现。其次,相比之下,光子增加和光子减少在应用于如压缩真空态等非经典态时成为有效资源。在这种情况下,它们会导致QFI显著增强,尤其对于高阶相互作用。尽管在相同能量约束下高斯压缩态仍是最优选择,但光子增加和光子减少的压缩态在显著降低压缩要求的条件下实现了相近的灵敏度。由于大压缩水平在实验上仍具挑战性,这些非高斯探针为在目前可实现的压缩范围内增强非线性耦合强度估计提供了一条实用途径。

