Rilevamento quantistico distribuito di fase mediante uno stato coerente di Perelomov SU(1,1) in una rete di interferometri di Mach-Zehnder

Abstract degli autori

Presentiamo uno studio teorico del rilevamento quantistico distribuito mediante una rete riconfigurabile di $N$ interferometri di Mach--Zehnder, per stimare simultaneamente combinazioni lineari pesate di sfasamenti relativi. Lo schema proposto si basa sull’immissione di uno stato coerente di Perelomov, generato dalla rappresentazione del gruppo SU(1,1), in una porta di un circuito quantistico passivo, mentre i modi rimanenti sono inizializzati nello stato di vuoto, stabilendo così correlazioni quantistiche non banali tra i sensori. Sulla base della teoria della stima quantistica multiparametrica, la nostra analisi mostra che questa strategia entangled supera il limite standard del rumore di conteggio e raggiunge asintoticamente il limite di Heisenberg. Inoltre, evidenziamo il ruolo cruciale dell’asimmetria del primo divisore di fascio: in particolare, il coefficiente di trasmissione ottimale che massimizza la sensibilità corrisponde al suo massimo sbilanciamento. Rispetto a un approccio separabile che utilizza lo stesso numero medio totale di fotoni, la strategia entangled consente un uso più efficiente delle risorse quantistiche, garantendo un guadagno in accuratezza compreso tra $1$ e $N$. Ciò dimostra che la strategia entangled è sistematicamente superiore alla sua controparte separabile. In definitiva, questi risultati illustrano il potenziale delle reti di sensori quantistici distribuiti entangled per le misurazioni ad alta precisione e forniscono indicazioni chiare per ottimizzare le architetture interferometriche nella metrologia quantistica.