粗粒度测量下的量子计量学
虽然量子计量学能够实现超越经典极限的测量精度,但其性能往往容易受到实验缺陷的影响。此前大多数研究主要关注量子态和量子操作中的不完美性。本研究通过理论分析和实验验证,深入探究了量子测量中粗粒化效应的影响。利用压缩真空态与激光输入的干涉仪系统,研究人员系统分析了零差探测中粗粒化过程对相位估计精度的作用机制。通过评估不同粗粒化条件下的费希尔信息,该团队在每种情况下都确定了能够达到克拉美-罗界的最优估计策略。值得注意的是,即使采用极端粗粒化测量(仅使用两个区间),仍可实现超越标准量子极限的相位估计,其精度甚至遵循海森堡标度律。实验上,该工作成功演示了粗粒化零差探测条件下的量子增强相位估计。为确定最优估计策略,研究人员采用矩量法并开发了适用于通用实验场景的校准流程。实验结果表明:仅使用两个区间时,相比理想测量的经典方法可获得1.2分贝的量子增强效果;随着区间数量增加,该优势可提升至3.8分贝。这些发现为在严重实验缺陷条件下实现量子增强指明了一条实用化路径。
量科快讯
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