基于光子解析 Floquet 理论的光谱量子感知

光谱方法在量子感知中占据重要位置，该方法利用原子或分子的量子化特性，能够实现对电场或磁场等的感测具有惊人精度。在理论处理中，通常采用半经典方法来描述量子发射体（如原子或分子）与强相干激光场之间的光-物相互作用。然而，这些半经典方法难以预测测量波动的随机性（超出平均值），这对于预测光谱量子感知协议的灵敏度至关重要。本文基于最近发展的光子解析 Floquet 理论（Photon-resolved Floquet theory, PRFT）构建了理论框架，后者能够预测描述光子测量统计的统计特性，即准光子态的高阶统计。PRFT 利用仅来自物质系统的半经典动力学，为光子测量统计的矩构建流动方程。我们将 PRFT应用于使用耗散性两能级和四能级系统（描述 Rydberg 原子中的电场感知）的光谱量子感知，并演示如何计算测量统计相对于各种系统参数的 Fisher 信息。通过此方式，我们表明 PRFT 是一种灵活的工具，可通过数个数量级提高光谱量子感知器件的灵敏度。