利用宏观量子光在基本量子克拉美-罗界下实现透射率估计

量子计量学领域旨在将量子技术和/或资源应用于经典传感方法，以期在参数估计的精度上超越经典资源所能达到的极限。理论上，给定探测态下参数估计的基本最小不确定性由量子克拉美-罗界（quantum Cramér-Rao bound）所限制。从实际角度来看，有必要找到能够饱和这一基本极限的物理测量方法，并通过实验证明有可能以所需的精度执行测量来实现这一点。在此，我们利用明亮双模压缩态探测所研究的系统，在宽范围透射率下进行了饱和量子克拉美-罗界的透射率估计实验。为了适当考虑量子态生成中的不完美性，我们扩展了先前的理论结果，以纳入所生成量子态的测量特性。对于84%的最大透射率水平，当使用具有8 dB强度差压缩的明亮双模压缩态进行探测时，我们显示出透射率估计方差相比最优经典协议降低了62%。鉴于透射率估计是许多传感协议（如等离子体传感、光谱学、探测器量子效率校准等）的组成部分，所呈现的结果有望对多个研究领域中的应用产生显著影响。