超越光子相干时间的阿秒延迟计量：基于光谱分辨的Hong-Ou-Mandel干涉测量
量子物理
2026-07-18 v1 光学
摘要
Hong-Ou-Mandel (HOM) 干涉测量法能够在量子精度极限下进行延迟估计，但传统上受限于干涉光子相干时间内的路径差。在这里，我们展示了使用光谱分辨的 HOM 干涉在测量 Cramér-Rao 界处进行单次测量的路径延迟传感，从而消除了由光子相干窗口施加的传统动态范围限制，且无需扫描校准。通过从光谱纠缠光子对的光谱干涉条纹中提取延迟信息，我们在超过光子相干时间两个数量级的操作范围内保持了接近最优的灵敏度。使用一百万个检测到的光子对，我们实现了 20 阿秒（6 纳米）的时间延迟精度，而实时操作（1 Hz）则产生 330 阿秒（100 纳米）的精度。由于估计器依赖于条纹周期性而非绝对符合率，该方法对光子损失和干涉可见度的变化具有内在鲁棒性，无需重新校准。作为实际演示，我们以纳米级精度测量了 300 微米透射目标的厚度。这些结果标志着朝着使用 HOM 干涉测量法在实际传感应用中部署量子极限测量迈出了重要一步。
引用
@article{arxiv.2607.16849,
title = {Attosecond delay metrology beyond the photon coherence time with spectrally resolved Hong-Ou-Mandel interferometry},
author = {Yingwen Zhang and Kyle Jordan and Duncan England and Vincenzo Tamma and Ebrahim Karimi and Benjamin Sussman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2607.16849},
year = {2026}
}