論文の概要: Coherent Amplifier-Empowered Quantum Interferometer: Preserving Sensitivity and Quantum Advantage under High Loss

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.17876v1
• Date: Sun, 25 Jan 2026 15:12:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-27 15:23:08.504224
• Title: Coherent Amplifier-Empowered Quantum Interferometer: Preserving Sensitivity and Quantum Advantage under High Loss
• Title（参考訳）: コヒーレント増幅器を用いた量子干渉計:高損失下での感度と量子アドバンテージの保存
• Authors: Jie Zhao, Zeliang Wu, Haoran Liu, Yueya Liu, Xin Chen, Xinyun Liang, Wenfeng Huang, Chun-Hua Yuan, L. Q. Chen,
• Abstract要約: コヒーレント増幅器は、高損失条件下での感度と量子増強の減衰を抑制する。 90%の損失下での位相感度劣化は4.0dBに制限され、従来の量子干渉計で観測された11.2dB分解よりも著しく優れていた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.818301170650493
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum interferometers offer phase measurement capabilities that surpass the standard quantum limit (SQL), with phase sensitivity and quantum enhancement factor serving as key performance metrics. However, practical implementations face severe degradation of both metrics due to unavoidable losses, representing the foremost challenge in advancing quantum interferometry toward real-world applications. To address this challenge, we propose a coherent-amplifier-empowered quantum interferometer. The coherent amplifier dramatically suppresses the decay of both sensitivity and quantum enhancement under high-loss conditions, maintaining phase sensitivity beyond the original SQL even for losses exceeding 90%. Using an injected 4.2 dB squeezed-vacuum state in experimental demonstration, our scheme reduces the quantum enhancement degradation under 90% loss from 3.7 dB in a conventional quantum interferometer (CQI) to only 1.5 dB. More importantly, the phase sensitivity degradation under the same loss is limited to 4.0 dB, markedly outperforming the 11.2 dB degradation observed in a CQI. This improvement is enabled by the coherent amplifier's phase-sensitive photon amplification and its protection of the quantum state. This breakthrough in amplifier-empowered quantum interferometry overcomes the critical barrier to practical deployment, enabling robust quantum-enhanced measurements in lossy environments.
• Abstract（参考訳）: 量子干渉計は、標準量子限界(SQL)を超える位相測定機能を提供する。 しかし、現実的な実装は、避けられない損失のために両方のメトリクスを著しく劣化させ、現実の応用に向けて量子干渉法を推し進める上で最も難しい課題である。 この課題に対処するために,コヒーレント増幅器を用いた量子干渉計を提案する。 コヒーレント増幅器は高損失条件下での感度と量子増強の両方の減衰を劇的に抑制し、90%を超える損失でも元のSQLを超える位相感度を維持する。 実験実験では4.2dBの圧縮真空状態を用いて、従来の量子干渉計(CQI)の3.7dBから90%の損失で量子増強劣化を1.5dBに削減する。 さらに重要なことは、同じ損失下での位相感度劣化は4.0dBに制限され、CQIで観測された11.2dB分解よりも著しく優れる。 この改良はコヒーレント増幅器の位相感受性光子増幅と量子状態の保護によって実現される。 この増幅型量子干渉計のブレークスルーは、実用的な展開への重要な障壁を克服し、ロッキー環境における堅牢な量子強調測定を可能にした。

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