量子物理
[提交于 2020年8月10日
]
标题: 量子光最优圆二色性传感:多参数估计方法
标题: Optimal circular dichroism sensing with quantum light: Multi-parameter estimation approach
摘要: 圆二色性(CD)的测量被广泛用于区分手性结构的不同对映异构体。 它已被应用于天然材料(例如分子)以及人工材料(例如纳米光子结构)。 然而,特别是对于手性分子,信号水平非常低,提高信噪比对于缩短必要的测量时间或降低最低可检测分子浓度至关重要。 作为解决此问题的一种方案,我们提出在此使用光的量子态进行CD传感,以将噪声降低到使用相干态光时遇到的散粒噪声极限以下。 通过多参数估计方法,我们确定了CD传感精度的终极量子极限,允许包括额外辅助模式的通用方案。 我们表明,可以通过各种最优方案实现终极量子极限。 这不仅包括直接传感配置中的Fock态输入,还包括辅助模式传感配置中的双光束输入,对于这两种情况都需要进行光子数分辨探测作为最优测量设置。 即使存在额外的系统损耗,这些最优方案也能提供显著的量子增强。 还详细研究了在直接传感配置中使用双光束态的实际方案的最优性,作为实际CD信号非常小时CD传感的近似最优方案。 还提出了涉及单光子源和探测器的替代方案。 这项工作为进一步研究量子计量技术在手性传感中的应用铺平了道路。
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