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通过原子-光相互作用对二进制相干信号进行近最优判别

DOI：10.1088/1367-2630/aab2c5 期刊：New Journal of Physics 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 我们通过测量与相干态经偶极耦合纠缠的原子态，对具有显著重叠的弱相干光态进行非破坏性测量来研究其判别问题。该方法将测量和判别相干光态的问题转化为寻找合适的光-原子相互作用及原子测量方案。研究表明，通过优化光-原子耦合并在原子态上进行投影测量，该方案利用场与辅助粒子间简单的Jaynes-Cummings相互作用，能使错误概率极接近判别二元量子态的终极量子极限——Helstrom界。此外，由于该测量对光态具有非破坏性，单次测量未检测到的信息可通过后续测量从测量后的光态中提取。
作者： Rui Han，János A Bergou，Gerd Leuchs
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研究概述 实验方案

研究目的

通过测量与相干态通过偶极耦合纠缠的原子态，对具有显著重叠的弱相干光态进行非破坏性测量，以探究其区分能力，旨在实现极接近赫尔斯特罗姆极限的错误概率。

研究成果

研究表明，所提出的无损测量方案在区分二进制相干态时，其错误概率可非常接近Helstrom极限。利用原子-光相互作用和原子测量为量子通信任务提供了一种有前景的方法，并具有后续测量能进一步降低错误概率的额外优势。

研究不足

该方案的实施精度取决于原子-光相互作用强度的控制以及原子测量的效率。由于需要对相互作用参数进行精确控制，且原子态可能存在退相干现象，该方案在实际实验中可能面临挑战。

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