一种具有近 Heisenberg 极限灵敏度且对超额噪声和压缩参数变化具有强鲁棒性的广义回波压缩协议
量子物理
2023-03-29 v6
摘要
我们提出一种广义回波压缩协议（GESP），作为 Schrödinger 猫态协议（SCSP）的推广，其压缩参数取值为任意数而非 pi/2。我们分析表明，在较宽的压缩参数范围内，灵敏度在根号 2 的因子内达到 Heisenberg 极限（HL）。对于大量粒子数 N，该平台区间几乎是从零到 pi/2 的整个范围，且灵敏度与 N 的奇偶性无关。因此，可在较宽的压缩参数区间内运行传感器而不改变灵敏度。这与仅能在极小区间工作的常规回波压缩协议（CESP）形成对比。与 CESP 不同，GESP 的灵敏度在整个压缩参数范围内接近量子 Cramér-Rao 界。GESP 灵敏度的增强源于两个参数的结合：相位放大因子（PMF）和噪声放大因子（NAF）。随着压缩参数值增大，PMF 和 NAF 均增大，保持 PMF/NAF 比值恒定，从而在根号 2 因子内产生 HL 处的灵敏度增强。因此，在较宽压缩参数值范围内，GESP 对超额噪声的鲁棒性轻易超过 CESP。因此，在实验研究中，在超额噪声超过未压缩量子投影噪声的典型条件下，应能获得比 CESP 更高的净灵敏度增强。最后，我们考虑 GESP 与背景粒子碰撞的脆弱性，并展示脆弱性与对超额噪声鲁棒性之间的平衡将如何在实践中决定 GESP 的最优参数选择。
引用
@article{arxiv.2204.08681,
title = {A generalized echo squeezing protocol with near-Heisenberg limit sensitivity and strong robustness against excess noise and variation in squeezing parameter},
author = {Jinyang Li and Gregório R. M. da Silva and Schuyler Kain and Selim M. Shahriar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.08681},
year = {2023}
}