分布式量子传感中多参数量子极限的频闪饱和效应

利用独特量子现象的高精度传感器已被证明能够突破测量精度的标准量子极限。然而,在多个参数同时编码于量子探针的普遍场景中,虽然理论上可以突破该极限,但实际实现却面临根本性障碍——这一困难源于不同参数估计所需最优测量间的本质不相容性。当量子传感器网络空间分布时,会自然形成多参数传感场景:每个独立传感器探测不同的目标参数。此类场景的核心目标具有双重性:首先在估算系统全局特性时突破标准量子极限(从而实现给定网络规模下的量子增强灵敏度);其次明确构建实现该量子优势所需的最优测量策略。本研究通过解析方法证明,在包括精度随传感资源呈二次方或四次方增长等广泛分布的量子探针中,均可实现量子增强灵敏度。研究人员构建了达到最终精度极限(即同时满足霍尔沃界和量子克拉美-罗界)的对应最优测量策略,并将该框架应用于两个具体场景:多重力加速度(重力测量)与空间分离位点间耦合强度的同步估算。可行性分析表明,所提出的分布式量子增强传感方案在当前实验能力范围内具有实现可能。
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提交arXiv: 2025-10-16 18:00

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