量子极限相位不敏感放大器的最优增益感知

相位不敏感光放大器均匀地放大输入场的每个正交分量，具有基础和技术上的双重重要性。我们发现了使用可能与辅助系统纠缠的多模探针，估计量子极限相位不敏感光放大器增益的精度量子极限。与损耗参数的感知形成鲜明对比的是，探针的平均光子数 $N$ 和输入模式数 $M$ 被发现是用于最优增益感知的等价且可互换的资源。所有在放大器输入模式上约化态在多模数基下是对角化的纯态探针，都被证明在相同的增益无关测量下是量子最优的。我们比较了使用经典探针可达到的最佳精度与基于显式光子计数的估计器在量子探针上的性能，并表明即使对于单光子探针和非理想的光电探测也存在优势。还推导了两个乘积放大器通道之间能量受限 Bures 距离的闭式表达式。