用于噪声纠缠增强传感的最优混合态辨别

量子计量学利用非经典资源（如纠缠或压缩光）来实现性能超越经典态系统所提供的传感器。然而，环境损耗和噪声很容易破坏非经典资源，从而使大多数量子增强传感器的性能优势化为乌有。量子照明（QI）则有所不同。它是一种鲁棒的纠缠增强传感方案，在相同平均发射光子数下，其相对于相干态传感器的 6 dB 性能优势即使在初始纠缠被损耗和噪声消除后依然存在。遗憾的是，能够获得 QI 全部性能优势的最优量子接收机的实现仍然难以捉摸，因为它必须处理大量极嘈杂的光学模式。我们展示了如何将和频生成（SFG）有效地应用于最优多模高斯混合态辨别。应用于 QI 时，我们的分析和数值评估表明，我们的 SFG 接收机饱和了 QI 的量子 Chernoff 界。此外，用前馈（FF）机制增强我们的 SFG 接收机，在低信号亮度极限下将其性能推向 Helstrom 界。因此，FF-SFG 接收机为在实际高斯态情况下实现最优量子增强成像、雷达检测、态与信道层析成像以及通信打开了大门。