非Hermitian传感器的量子Fisher信息基本极限
量子物理
2026-03-12 v1 光学
摘要
异常点(EPs)表现出强烈的光谱响应,因而被视为传感器的有力候选者。是否这些非Hermitian退化现象在量子层面上提供真正的优势,仍是持续进行中的讨论。本文基于散射矩阵 formalism 对于使用相干光的传感进行建模,允许直接从可实验获取的散射数据计算量子Fisher信息(QFI),而无需引入除散射过程固有噪声信道之外的额外噪声信道。我们分析了非退化和退化的散射矩阵极点,包括任意阶的EP,并指出QFI每单位进入光子通量由三个关键因素决定:共振模式的衰减率、与非规范性相关的光谱响应强度,以及散射态与信息源之间的匹配程度。对于空间局部扰动,这意味着Fisher信息完全由扰动处的局部态密度所决定。在此框架下,我们演示EPs相对于相同衰减率下的孤立模式或diabolic点可提升QFI,并且通过远离EP转向非Hermitian linewidth 切分减小一个模式衰减率的参数组合,进一步提高QFI。我们进一步表明,充分小的额外内部损耗不会改变这一总体图景,从而为非Hermitian量子传感器的设计提供了统一且实验相关的视角。
引用
@article{arxiv.2603.10614,
title = {Fundamental Limits of Non-Hermitian Sensing from Quantum Fisher Information},
author = {Jan Wiersig and Stefan Rotter},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.10614},
year = {2026}
}
备注
16 pages, 7 figures