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高阶噪声统计在集体退相下恢复 Heisenberg 缩放

量子物理 2026-07-03 v1

摘要

噪声计量理论通过两点相关函数来刻画退相干,等价于单原子相干时间或噪声谱。我们表明这对于纠缠探针是不够的:具有相同单原子 T2T_2 但不同高阶统计的双集体浴产生相反的纠缠增强缩放。在 Gaussian Markovian 集体退相下,GHZ 探针达到与原子数无关的灵敏度地板。对于完全 Markovian 复合泊松浴,其中集体退相由有限速率的幺正相位 kick 序列生成,qq 阶 Dicke 相干性(JzJ_z 本征值之差)以 Γq=Γ[1Reφ(q)]\Gamma_q=\Gamma[1-\mathrm{Re}\,\varphi(q)] 衰减,其中 φ\varphi 是 kick 特征函数;对于任何绝对连续 kick 定律,该速率在 qq 很大时饱和而非以 q2q^2 增长,且 GHZ 探针在集体有限速率噪声主导残差独立退相的时间窗口内恢复 Heisenberg 缩放 δω1/N\delta\omega\propto1/N。我们证明 Gaussian 地板是精确的最坏情况:在固定单原子相干时间下,任何有限速率 kick 统计严格优于它,对于任意 L\'evy 相位噪声,纠缠探针灵敏度完全由扩散分量决定。一个对偶界表明没有任何输入态、辅助或测量能改善 GHZ 缩放。该机制纯粹是指数且 CP 可分的,与 Zeno、非 Markovian、非线性生成和纠错途径不同。耗散类比限制了 Dicke 超辐射爆发。共同噪声的完整统计统计因此成为噪声量子计量中超越谱的控制轴。

关键词

引用

@article{arxiv.2607.02962,
  title  = {Higher-order noise statistics restore Heisenberg scaling under collective dephasing},
  author = {Jiaxin Liu and Xing Heng and Zuoxian Wang and Danyue Ma},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2607.02962},
  year   = {2026}
}

备注

8 pages, 4 figures