通过全光子计数提高光子传感器量子优势的损耗阈值

对不完美的容忍度是量子传感器的一项关键性能指标。实现量子优势的阈值取决于输入态、传感器配置、探测方案,以及对于光学平台至关重要的光子损耗。该研究考虑了一种非线性干涉仪,其中两个增益优化的参量非线性光学过程将状态耦合至内部传感器,随后混合参考光束和传感光束。该团队证明,测量该设置的完整光子数输出统计量可在损耗阈值方面带来显著提升。利用基于过渡边缘传感器(TES)的光子数分辨探测(PNRD),作者实验性地重构了干涉仪输出端的联合光子数统计量。在内部损耗约25%和外部损耗约45%的条件下——且未进行任何后选择或损耗校正——研究人员观测到对散粒噪声极限的无条件违背,达 \(2.37 \pm 0.11\) dB。这相当于相较于传统点击探测策略,估计精度提升了44%。通过将经典Fisher信息与联合光子数分布的解析模型及原始测量统计量进行对比,研究人员验证了这一性能。最终,该工作的结果表明,将非线性干涉测量与PNRD相结合,可解锁点击探测器根本上无法获取的计量信息,从而为在现实损耗条件下实现实用的量子增强传感开辟了一条明确路径。
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提交arXiv: 2026-06-29 18:01

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