集体退相干与开环控制下的频率估计精度界限

退相干噪声是当前原子传感器中普遍存在的消相干来源。该研究团队针对具有完全空间相关性(集体)和任意时间相关性的经典退相干噪声下的纠缠辅助频率估计问题展开研究,主要贡献包含三个方面: (i)研究人员推导出与量子态无关的严格可达到估计精度界限,证明其完全由退相干函数的短时行为决定。对于时间不相关(马尔可夫)退相干,精度受限于与探测无关的常数;而对于时间相关的平稳噪声,该界限会逼近经典态的无噪声极限,从而排除了任何渐进量子优势的可能性。 (ii)通过构建达到这些界限的广义拉姆齐协议,该团队证明这些标度界限是紧致的。这些最优协议在输入端和读出前均采用压缩操作——这两种技术在现代原子干涉仪中均已实现。即使在噪声环境下,完美回波协议(在无噪声时能达到海森堡标度)仍保持最优性,且与噪声时间相关性无关。 (iii)该工作证实,在马尔可夫或色散平稳噪声下,任意集体开环控制均无法突破超经典精度标度的不可行性,凸显了完全空间相关性的不利影响。但在后者情况下,时间相关性仍可实现相对于标准量子极限的常数倍改进,这在实际计量场景中可能具有重要意义。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-03-25 00:26

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