通过光子减法策略提高马赫-曾德尔干涉仪的增益灵敏度

我们研究了使用原始双模压缩真空态的马赫-曾德尔（MZ）干涉仪的相位估计灵敏度。在初始阶段，双模压缩真空态被转换为两个单模压缩真空态，通过辅助模式中的光子数分辨探测器测量，从每个单模压缩真空态中减去光子。新的测量诱导的具有特定宇称的连续变量态，在 MZ 干涉仪输出端相对于初始单模压缩真空态已经能够展示超过 20 dB 的增益灵敏度，并且在测量通道中减去大量光子且单模压缩真空态压缩度实际值大于 5 dB 的情况下，遵循海森堡标度。仅使用一个具有特定宇称的测量诱导连续变量态与单模压缩真空态一起，灵敏度提升不超过 11 dB。我们表明，通过测量 MZ 干涉仪两臂中两个测量诱导连续变量态的强度差所获得的相位估计灵敏度，可以在输入压缩度实际值大于 5 dB 的范围内，超越原始两个单模压缩真空态的量子克拉美-罗（QCR）界。总的来说，在压缩度较小的实际情况下，从两个单模压缩真空态中预先减去光子的策略能够极大地增强 MZ 干涉仪的灵敏度。