基于连续测量的传感高效信息提取

对驱动耗散量子光学系统的连续监测是量子计量学实现中的关键环节，为实现超越经典极限的高精度测量提供了必要策略。在此背景下，相关的品质因数是驱动耗散传感器所发射辐射场的量子 Fisher 信息。由量子 Cramer-Rao 界所定义的相应精度极限，通常无法由传统的、时间局域的连续测量方案（如计数或零差探测）达到。为解决高效提取发射场量子 Fisher 信息的突出开放挑战，我们设计了一种新颖的连续测量策略，其特点是由矩阵乘积态所刻画的时间准局域测量基。此类测量可通过将传感器的发射场注入一个辅助开放系统——即“量子解码器”模块——来有效实现，该模块将特定的输入矩阵乘积态“解码”为其输出场中的简单乘积态，并在输出端进行常规连续测量。我们利用量子光学输入输出信道的时间反演变换，给出了构建解码器的通用方案，从而建立了一种基于连续测量使通用传感器达到量子 Cramer-Rao 精度极限的普适方法。作为副产品，我们给出了一个用于计算通用驱动耗散开放传感器发射场量子 Fisher 信息的有效公式。我们以顺磁开放传感器设计（包括线性力传感器、光纤接口非线性发射器以及驱动耗散多体传感器）为例说明了本方案的能力，并证明其在现实实验缺陷下也能稳健实现。