纠缠增强激光雷达：同步测距与测速
量子物理
2017-10-25 v1
摘要
激光雷达是一种用于测量目标距离和径向速度的知名光学技术。我们描述了两种激光雷达系统，它们利用发射信号与保留闲频光子之间的纠缠，在这些参数的同步测量中获得显著的量子增强。第一种纠缠增强激光雷达规避了通过探测从目标返回的单个光子来同步测量距离和径向速度时所受的 Arthurs-Kelly 不确定性关系。这一性能假设不存在外来（背景）光，但对信号光子所经历的往返损耗具有鲁棒性。第二种纠缠增强激光雷达——需要无损耗、无噪声的环境——实现了其距离和径向速度测量的海森堡极限精度，即当发射 M 个信号光子时，它们的均方根估计误差均与 1/M 成正比。这两种激光雷达的纠缠增强源于使用一种幺正变换，该变换将一对频率为 ω_S 和 ω_I 的信号-闲频光子对转换为频率为 (ω_S + ω_I)/2 和 ω_S-ω_I 的信号-闲频光子对。通过与超密编码的类比，我们深入揭示了这种变换如何提供其优势。
引用
@article{arxiv.1705.06793,
title = {Entanglement-Enhanced Lidars for Simultaneous Range and Velocity Measurements},
author = {Quntao Zhuang and Zheshen Zhang and Jeffrey H. Shapiro},
journal= {arXiv preprint arXiv:1705.06793},
year = {2017}
}
备注
7 pages, 3 figures