56、量子干涉与成像：突破传统极限的前沿探索

量子干涉与成像：突破传统极限的前沿探索

量子干涉中的相位灵敏度提升

在量子干涉领域，应用压缩态能够显著提升相位灵敏度。此前的研究中，有两种情况未被充分探讨：一是明亮压缩输入光束与真空混合，二是相干光束与明亮压缩光束混合。

不同混合情况的相位灵敏度分析

• 明亮压缩输入光束与真空混合 ：这种实现方式可达到与散粒噪声极限相同的灵敏度，即 $\Delta\phi = \frac{1}{\sqrt{n_T}}$，其中总光子数 $n_T = n + \sinh^2 s$。
• 相干光束与明亮压缩光束混合 ：可得到一般解 $\Delta\phi = \sqrt{n \exp(-2s) + 2 \sinh^2 s(\sinh^2 s + 1) + n + \frac{\sinh^4 s}{\sqrt{4n^2}}}$，其最小值的近似解为 $\Delta\phi = \sqrt{\frac{n(16/6 n)^{-1/3}+3/16 (16/6*n)^{2/3}+n}{4n^2}}$。与其他策略相比，这种策略总体表现较差。

不同输入方案的相位灵敏度对比

通过对不同输入状态下量子干涉的相位分辨率进行分析，我们可以清晰地看到，所有在输入处采用压缩态的方案都超越了干涉仪的散粒噪声极限。对于高压缩值，明亮压缩态与真空压缩态混合的策略表现更优，最终可接近海森堡极限。以下是各种方案的最优相位分辨率总结表格：
| 端口 1 输入 | 端口 2 输入 | 相位灵敏度 $\Delta\phi$ |
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