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面向量子优势的可调非高斯性与精确高阶相干性

量子物理 2025-11-14 v2

摘要

非高斯态对于在连续变量(CV)信息处理中实现量子优势至关重要。其中,压缩态的相干叠加是一种基础资源。虽然在无位移情形下可获得精确的高阶统计量,但缺乏对具有公共位移情形的完整且解析可处理的分析。我们引入并求解了位移Janus态——两个共享同一位移的压缩相干态的相干叠加——并发展了基于广义压缩多项式族的解析框架,给出了任意阶阶乘矩与相干函数g(k)(0)g^{(k)}(0)、完整Wigner函数以及量子Fisher信息的闭式表达式。分析表明,在固定均值下由分量协方差失配而非均值分离驱动的干涉,如何被精确调控以将各组分极端的光子聚束转化为强亚泊松乃至完美的多光子抑制。我们进一步提供了严格的量子Fisher信息分析,证明由线性生成元(例如数算符)编码的参数受标准量子极限约束,而由二次生成元(例如压缩变换)编码的参数可实现Heisenberg极限标度。这些结果共同为多类非高斯态提供了完整的解析工具包,确立了位移Janus态作为混合量子协议、量子计量学以及容错连续变量计算的关键原语。

关键词

引用

@article{arxiv.2508.09234,
  title  = {Tunable Non-Gaussianity and Exact Higher-Order Coherences for Quantum Advantage},
  author = {Arash Azizi},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2508.09234},
  year   = {2025}
}

备注

V1: 25 pages, 7 figures; V2: 29 pages, 9 figures, PRA version