利用工程化非线性振荡器抑制单光子损耗的量子计量学

量子计量优势在损耗下的脆弱性仍然是实用量子传感的主要障碍。对于受不可避免的单光子损耗 (SPL) 影响的双光子驱动 (TPD) Kerr谐振器 (TPD-Kerr模型)，量子Fisher信息增益和压缩水平都表现出难以追踪的长寿命阻尼振荡，将有用的传感和压缩限制在极短的时间窗口内。我们证明，添加工程化双光子损耗 (ETPL)——形成TPD-Kerr-ETPL混合模型——能显著抑制这些振荡，并将衰减转化为平滑、单调的下降。这将高灵敏度窗口延长了一个数量级以上。此外，我们揭示了量子资源的时间层次结构：计量灵敏度的初始提升源于高斯压缩，而持续的高精度传感则源于耗散稳定的非高斯偶宇称猫态。至关重要的是，只有在包含ETPL的模型中——例如TPD-Kerr-ETPL和TPD-ETPL系统——动力学过程才能主动减轻SPL的有害影响，将阻尼振荡转变为平滑、易于追踪的轨迹，并实现一个延长的、可用的计量窗口。我们的方法超越了基于编码或反馈控制的方案，提供了一条无需实时反馈控制的全自主高精度测量途径。这确立了一个通用的设计原则：工程化损耗，结合适当的驱动，即使在存在SPL的情况下也能主动保护计量上有用的非高斯量子资源——为在超导电路、光力学和离子阱平台上实现鲁棒、可扩展的量子传感器铺平了道路。