研究目的
研究吸收率估计中可获得的量子优势,其中目标参数α是比尔-朗伯定律中使用的单位长度损耗参数。
研究成果
研究表明,通过优化吸光度估算的样本长度L可获得更高精度的估算结果,且量子优势在所有α值下均限制在1.2以内。该结论对采用比尔-朗伯定律的实验具有启示意义,并可推广至其他实验参数。
研究不足
当量子策略和经典策略都在最优长度L_opt下运行时,对于所有α值,量子优势被限制在固定的1.2。这降低了量子策略相较于吸收估计所提供的优势,在吸收估计中量子优势可以任意大。
1:实验设计与方法选择:
本实验采用光学量子传感策略来估算吸光度,重点研究其相对于经典策略的量子优势。实验装置通过生成单光子Fock态来进行吸光度估算探测。
2:样本选择与数据来源:
实验使用ppKTP晶体产生光子对的装置,其中一个光子作为触发信号以生成单光子Fock态。
3:实验设备与材料清单:
使用带通滤波器(BPF)和低通滤波器(LPF)滤除泵浦光,并采用雪崩光电二极管(APD)进行探测。通过普克尔斯盒实现吸光度值的连续调节。
4:实验流程与操作步骤:
实验在不改变样本长度的情况下调节吸光度值,采用Sagnac构型实现偏振无关的调节。
5:数据分析方法:
通过优化样本长度L来最大化费希尔信息,从而实现吸光度估算的最优化。
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Band-pass filter
BPF
Used to remove 404 nm pump light from the 808 nm photon pairs generated in the ppKTP crystal.
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Low-pass filter
LPF
Used to remove 404 nm pump light from the 808 nm photon pairs generated in the ppKTP crystal.
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Avalanche photodiodes
APDs
Used for detection of the single photons.
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Pockels cell
Allows continuous tuning of the absorbance value without requiring a change in sample length.
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