基于双光子干涉采样测量估计两光子间横向位移的终极量子精度

我们提出了一种量子传感方案，基于输出端的横向动量采样测量，在平衡分束器处干涉的两光子间横向位移估计中实现终极量子灵敏度。该方案有望推动增强型高精度纳米技术，例如量子点的超分辨单分子定位显微镜，从而规避标准直接成像中相机衍射极限分辨率与高倍物镜的要求。有趣的是，我们表明无论两个位移光子波包是否重叠，该干涉技术均实现自然界中终极空间精度，而对于任何非空间自由度不同的光子，其精度仅降低一个常数因子。这开创了空间分辨量子干涉与量子增强空间灵敏度相融合的新研究范式。