量子感测中基于未探测光子的多参数估计极限灵敏度
量子物理
2026-04-22 v1
摘要
利用未探测光子进行量子感测是一种技术，其中一种波长的光子用于探测样本，但信息通过测量另一种从未与样本相互作用的光子来提取。这一技术在光谱、显微镜和生物传感等应用中取得了显著的实验进展。然而，目前缺乏基于量子计量学工具的详细理论分析，导致无法确定当前方案与基本极限的接近程度，也不清楚最优测量策略是什么。我们应用多参数量子估计框架来量化估计样本未知透射率和相位移时的误差。我们展示，最优测量方案只需要一个易于在现有装置中实现的可控相位移。我们还研究如何利用多次相互作用来最大化信息获取。一般情况下，最优相互作用次数与样本透射率的对数成反比。本工作阐明了基于未探测光子的量子感测的计量学潜力，并为需要高灵敏度实验设计提供指导。
引用
@article{arxiv.2604.19120,
title = {Ultimate sensitivity of multiparameter estimation in quantum sensing with undetected photons},
author = {Sanjeet Swaroop Panda and Lorcan O. Conlon and Li Gong and Ping Koy Lam and Jie Zhao and Young-Wook Cho and Ruvi Lecamwasam},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.19120},
year = {2026}
}