弱耦合条件下借助辅助量子比特的精度极限

该研究团队提出了一种基于测量的复合模型量子计量协议,其中探针系统(自旋系综)通过广义海森堡XXZ相互作用与辅助双能级系统(量子比特)耦合。通过优化较弱的探针-辅助耦合强度及合适的联合演化时长,对量子比特实施无条件测量所诱导的探针系统两条并行演化路径,可将自旋系综集体角动量算符的本征态转化为本征空间中具有大间距的双组分态。因此,极化态或其可弛豫至混合态的叠加态中相位编码的量子Fisher信息,能精确或渐进地实现相对于探针尺寸(自旋数N)的二次方标度。研究发现该二次方标度行为对非理想编码算符和耦合强度具有鲁棒性。借助对辅助量子比特或探针系统的宇称探测,相位灵敏度可逼近海森堡极限。该工作表明,量子比特的无条件测量有望成为替代GHZ类态和压缩哈密顿量的有效资源,从而突破计量精度的标准量子极限。

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提交arXiv: 2026-01-21 06:01

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