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[IEEE 2018年国际电磁兼容研讨会（EMC EUROPE）- 阿姆斯特丹（2018.8.27-2018.8.30）] 2018年国际电磁兼容研讨会（EMC EUROPE）- 基于原子传感器的高分辨率近场成像与远场天线测量
摘要： 近年来，利用基于蒸气中里德伯态量子光学光谱的原子传感器测量射频（RF）电场，因其在建立射频电场原子标准及开发新型射频传感仪器方面的潜力而备受关注。本文描述了近期采用原子传感器对Ku波段喇叭天线进行亚波长近场成像的研究。我们展示了利用里德伯原子共振的非共振交流斯塔克位移，在λ/10的空间分辨率下实现近场成像能力，并测量了72至240 V/m的电场范围。此外，还采用光纤耦合的原子传感器探头对WR-90标准增益喇叭进行了远场测量。
关键词： 电磁兼容性、里德堡原子、量子传感、射频、计量学、天线特性测试、微波、原子传感器、电场、天线、无线电频率
更新于2025-09-23 15:23:52
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基于连续变量多体纠缠的转发器增强型分布式量子传感
摘要： 纠缠是量子增强应用中的一种独特资源。当用于传感时，分布式量子传感器之间共享的纠缠能显著提升对量子传感器网络全局参数的测量灵敏度。然而，纠缠分发过程中产生的损耗会迅速抵消纠缠量子传感器相较于配备本地量子资源的传感器所具有的测量灵敏度优势。本文提出一种克服纠缠分发损耗的可行方案，证明纠缠量子传感器实现的测量灵敏度优于最优本地资源所能提供的水平。该方案利用无噪声线性放大器（NLA）作为量子中继器。研究表明，与构建量子中继器以突破量子密钥分发无中继极限这一重大挑战不同，基于NLA的分布式量子传感量子中继器可通过现有技术实现。因此，分布式量子传感将成为受益于量子中继器的应用实例。
关键词： 量子中继器、分布式量子传感、纠缠、量子传感、无噪声线性放大器
更新于2025-09-23 15:22:29
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碳化硅中双空位量子比特的从头算自旋-应变耦合参数
摘要： 立方碳化硅是将缺陷量子比特集成到成熟晶圆级器件架构中的优秀平台，适用于量子信息和传感应用。其中类金刚石负电荷氮空位（NV）中心的双空位量子比特具有优异的相干特性。通过密度泛函理论计算我们证明：对于大多数形变类型，3C型双空位相比金刚石NV中心展现出略小的自旋-应变耦合参数，但具有更大的自旋-应力耦合参数。我们预测承载双空位量子比特的高质量3C-SiC薄膜有望成为量子增强压力传感器器件的平台。
关键词： 自旋-应变耦合、量子传感、密度泛函理论、双空位量子比特、碳化硅
更新于2025-09-23 15:21:01
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腔光力磁力计的建模
摘要： 由磁致伸缩材料与微环光学腔耦合构成的腔光力磁场传感器，是一种尺寸仅数十微米、具有宽频带且操作方案简单的室温超灵敏磁力计。本文提出预测此类器件磁场灵敏度的通用方法，分析了多种几何构型，其中最高预测灵敏度达180皮特斯拉每平方根赫兹（对应28微米分辨率），该热噪声限制结果与先前实验观测高度吻合。此外，通过调整磁致伸缩材料的成分及其退火工艺，在相同分辨率下有望实现20皮特斯拉每平方根赫兹的灵敏度。该方法为未来基于磁致伸缩材料的光力磁力计设计开辟了道路，可能同时实现标量与矢量磁力计。
关键词： 磁力计、量子传感、腔光力学
更新于2025-09-23 15:21:01
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量子发射体与纳米粒子表面等离激元耦合集体诱导的异常点
摘要： 由非厄米简并性产生的异常点有望增强量子传感能力。因此，在不同量子系统中寻找异常点对开发此类未来传感器件至关重要。本文利用金属纳米粒子表面受限空间内增强的光-物质相互作用，从理论上证明了一个由量子发射体与亚波长尺度金属纳米粒子耦合构成的系统中存在异常点。通过解析量子电动力学方法，异常点表现为强耦合效应的结果，并可通过原本简并的本征能级发生剧烈分裂来进行观测。我们进一步表明，当多个量子发射体集体耦合到局域表面等离激元的偶极模式时也会出现异常点。这种量子集体效应不仅降低了对单个发射体的强耦合要求，还能更稳定地产生异常点。此外，我们指出异常点可在功率谱中明确显现。一个综合考虑功率谱频率分裂和系统耗散的广义信噪比显示：与单个量子发射体相比，耦合到纳米粒子的量子发射体集合在检测异常点方面具有更优性能。
关键词： 强耦合效应、金属纳米粒子、功率谱、量子发射体、量子传感、信噪比、表面等离激元、异常点
更新于2025-09-23 15:19:57
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在复杂（生物）环境中对自旋探针进行稳健且高效的量子最优控制。迈向快速温度波动的传感研究
摘要： 我们提出了一种利用纳米金刚石（NDs）中氮空位中心在复杂环境下进行纳米级温度测量的优化方案。为此，我们将拉姆齐测量法与先进的最优控制理论相结合用于温度测定。我们在块状钻石中的单个氮空位中心和固定纳米金刚石上测试了新设计，其读出信号优于常规软/硬微波控制脉冲。我们展示了在琼脂糖基质中旋转纳米金刚石的温度读出效果。该方法为测量复杂生物环境中的温度波动开辟了道路。所用原理具有普适性，不仅限于温度传感。
关键词： 量子传感、温度测量、纳米金刚石、最优控制
更新于2025-09-23 01:58:50
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[IEEE 2018年第11届全球毫米波研讨会(GSMM) - 美国科罗拉多州博尔德市(2018.5.22-2018.5.24)] 2018年第11届全球毫米波研讨会(GSMM) - 基于小型原子蒸汽腔传感元件的高分辨率天线近场成像与亚太赫兹测量
摘要： 近年来，利用原子蒸汽中里德堡态的量子光学电磁感应透明（EIT）光谱技术对毫米波（mmW）和太赫兹电场进行原子传感与测量，为开发原子电场标准及传感器技术带来了显著关注。本文描述了近期采用小型原子蒸汽腔传感元件对13.49 GHz库尔段喇叭天线辐射方向图进行近场成像的研究。我们以λ/10的空间分辨率成像电场，并通过里德堡共振的非共振交流斯塔克位移，在72至240 V/m的电场范围内进行测量。同一原子传感元件还被用于测量255 GHz的亚太赫兹电场——将毫米波频率提升了一个数量级以上。该亚太赫兹电场通过近共振毫米波原子跃迁，在连续±100 MHz频带范围内进行测量。
关键词： 原子、微波、电场、计量学、量子传感、毫米波、太赫兹、天线、毫米波（mmW）、里德堡态、太赫兹（THz）、原子传感器、天线特性表征
更新于2025-09-23 05:26:43
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连续变量纠缠网络中的分布式量子传感
摘要： 网络连接是量子通信的核心要素1，对量子计算机技术的规?；⒄挂簿哂兄匾绷?。最新研究发现，通过构建纠缠量子网络还能提升多空间分布式参数的传感性能3-10。本研究通过实验首次展示：利用纠缠量子网络可显著增强四个分布式节点间平均相移的测量精度。我们采用四模纠缠连续变量态，实现了超越可分离探针极限的确定性量子相位传感。该技术成果可直接应用于分子追踪、原子钟量子网络等多个领域。
关键词： 连续变量、分布式相位传感、量子传感、纠缠网络
更新于2025-09-12 10:27:22
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[2019年德国慕尼黑国际激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 2019.6.23-2019.6.27] 2019年欧洲激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 吸光度与比尔-朗伯定律的量子传感
摘要： 利用光量子态特性的光学量子传感策略，在引力波探测和生物成像等广泛领域对精密测量具有重要意义。光吸收估计是通过定义传输参数η（即目标样品输入光强(cid:1835)(cid:3036)(cid:3041)与输出光强(cid:1835)(cid:3042)(cid:3048)(cid:3047)的比值，其中(cid:1835)(cid:3042)(cid:3048)(cid:3047) = (cid:2015)(cid:1835)(cid:3036)(cid:3041)）来实现的。最优量子策略相比最佳经典策略具有每入射光子的量子优势1/(1-η)。该技术已在单参数估计和成像场景中得到实验验证。 本文基于最新理论与实验成果，研究了比尔-朗伯定律中单位长度损耗参数α的吸收率估计量子优势：(cid:1835)(cid:3042)(cid:3048)(cid:3047) = exp(?α (cid:1838))(cid:1835)(cid:3036)(cid:3041)，其中(cid:1838)为样品长度。我们进一步证明(cid:1838)的可调性可实现费希尔信息最大化，并发现提供最大费希尔信息的最优长度(cid:1838)(cid:3042)(cid:3043)(cid:3047)与输入光态的光子数统计特性相关——这使得量子与经典方案的最优长度存在差异。当两种策略均在(cid:1838)(cid:3042)(cid:3043)(cid:3047)条件下运行时，量子优势被限制在所有α值下均为固定值1.2，这与吸收估计中量子优势可无限大的情况形成对比。这表明通过经典方法即可提升传感器精度，从而大幅削弱量子策略的优势。 研究发现(cid:1838)(cid:3042)(cid:3043)(cid:3047)的影响与先前多程相位估计研究具有相似性。基于图1所示实验装置，我们证实对于单光子Fock态，优化(cid:1838)确实能获得更高精度的吸收率估计。本研究成果适用于采用比尔-朗伯定律的各类实验，并可扩展至损耗、暗计数及噪声激光源等其他实验参数。
关键词： 吸光度、量子优势、费希尔信息、比尔-朗伯定律、量子传感
更新于2025-09-11 14:15:04
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纠缠传感器网络辅助的物理层监督学习
摘要： 现有许多量子监督学习（SL）方案考虑的是以经典描述方式预先给定的数据。在可预见的未来仅能使用含噪声的中等规模量子（NISQ）设备时，其量子加速优势有待量子随机存取存储器（qRAM）和容错量子计算的发展。然而，还存在大量通过传感器获取数据的SL任务，例如基于成像传感器产生数据的模式分类。解决此类SL任务自然需要整合量子传感与量子计算工具的综合方法。我们提出纠缠传感器网络辅助的监督学习（SLAEN），作为在物理层执行SL任务的手段。SLAEN中传感器共享的纠缠态能提升提取被研究对象全局特征的性能。我们利用SLAEN构建了用于数据分类的纠缠辅助支持向量机，以及用于数据压缩的纠缠辅助主成分分析仪。这两个方案均采用变分电路来寻找最优纠缠探测态和测量设置，以最大化纠缠增益。我们观察到，即使存在损耗，SLAEN相比传统策略（即通过可分离传感器获取经典数据后由经典SL算法处理）仍能获得显著的纠缠增强性能优势。SLAEN可采用现有技术实现，为构建超越最优经典设备性能的NISQ设备开辟了可行途径。
关键词： 量子监督学习、支持向量机、纠缠传感器网络、主成分分析仪、量子计算、量子传感
更新于2025-09-11 14:15:04