用于含噪声集体自旋计量学的干涉诱导态工程与哈密顿量控制

《Physical Review A》：Interference-induced state engineering and Hamiltonian control for noisy collective-spin metrology

　　干涉为多体量子系统中纠缠的产生和操控提供了基本机制。在此，我们发展了一个干涉框架，在该框架中，集体自旋1/2集合的非线性动力学被映射为相空间中的相位积累和自干涉，从而为纠缠的形成提供了直接且具有物理透明性的描述。在该框架内，单轴扭曲产生格林伯格-霍恩-蔡林格（GHZ）态，而双轴扭曲则产生多分量GHZ叠加态，后者对多参数量子计量学具有重要意义。基于这一干涉描述，我们分析了在现实的马尔可夫噪声条件下的计量性能，包括局域和集体发射、泵浦和退相干，并考察了基于线性和非线性相互作用的哈密顿量控制的作用。我们表明，最优控制可以在噪声依赖的不同区域中增强单参数和多参数估计的灵敏度。这些结果确立了干涉作为连接非线性动力学、纠缠产生和计量性能的统一原理。该框架为在噪声多体系统中实现鲁棒的量子增强传感提供了一条广泛适用的途径。