微波量子雷达中量子优势的演示

尽管量子纠缠可增强计算、传感与密码学等多项技术的性能，但其广泛应用受限于对噪声与损耗的敏感性。有趣的是，即便纠缠已被破坏，某些任务仍展现出量子优势$Q$（定义为$Q$倍时间加速）优于任何经典策略。一个典型例子是量子雷达，其增强了在噪声环境中探测目标存在的能力。为击败所有经典策略，Lloyd提议使用初始与idler纠缠的探针，该idler可与反射探针重新组合并测量。观测任何量子优势均需利用探针与idler间的量子关联，这涉及它们的联合测量或至少使idler探测适应探针测量结果。除在光频段成功演示此类量子照明协议外，更接近常规雷达的微波雷达方案也引起广泛关注。然而，先前的微波实现未展现任何量子优势，因为探针与idler始终被独立测量。本工作中，我们利用超导电路实现联合测量，并演示了微波雷达的量子优势$Q>1$。存储idler缓解了微波损耗对量子优势的不利影响，而初始纠缠态的纯度成为下一限制。尽管实验是在稀释制冷机内完成的原理验证，其仍展现出实现量子雷达的一些固有困难，例如可观测量子优势的参数范围有限，或对极低探针与idler温度的要求。