利用最优控制实现悬浮纳米粒子的量子大离域：在力传感与弱力纠缠中的应用

我们提出对悬浮纳米粒子的谐势进行最优控制，以将其质心运动态量子离域至比量子零点运动大数个量级的长度尺度。通过对谐势采用bang-bang控制（包括将其反转的可能性），初始处于基态冷却的悬浮纳米粒子相干地扩展至大尺度，然后以时间最优方式收缩回初始态。我们表明，这一快速循环协议可用于增强力传感，并显著提升两个弱相互作用纳米粒子的纠缠速率。我们将该协议的性能（以及因此可探索的宏观量子 regime）参数化为纳米粒子质心运动中位移与频率噪声的函数。该噪声分析考虑了与当前实验相关的退相干来源。