不定时间方向量子计量学

我们通过在编码过程中采用量子时间翻转——一种具有不定时间方向的过程的特例，来探索计量学方案的性能，我们将其称为不定时间方向计量学（ITDM）。在幺正算符的单参数估计情况下，我们证明我们的协议可以利用乘积探针态实现海森堡标度（1/N），超越了标准量子极限（1/√N），其中N是探针中的粒子数。我们通过计算量子费舍尔信息（QFI）来确立这一点，QFI是参数估计过程中产生的均方根误差的下界。尽管我们解析地证明了ITDM中对称乘积探针态的最优性，但纠缠探针态产生的QFI高于最优乘积探针，且没有增强标度，这突显了纠缠的非必要性。对于相位估计，我们提出了一种对控制量子比特的单量子比特测量，该测量实现了接近最优的费舍尔信息，并最终达到海森堡标度。我们的发现揭示了在所有相关情况下乘积探针态的最佳取向，强调了在极限情况下其与待估计参数的无关性。此外，我们阐述了ITDM在噪声计量学中的优势，在某些情况下优于现有技术。