A quantum mechanical analysis of the coherence de Broglie wavelength for superresolution and enhanced sensitivity in a coupled interferometer scheme

量子传感虽有望突破经典测量的极限，但在实际应用中仍受限于光子损耗、N00N态可实现的光子数N（通常<20）以及压缩态的有限压缩度，尤其在LiDAR等光子损耗敏感场景及需大有效N值的环形激光陀螺等平台中尤为突出。本文提出并严格开展了基于反称耦合马赫-曾德尔干涉仪（MZI）链的“相干德布罗意波长”（CBW）机制的纯量子力学分析。CBW通过满足SU(2)群对称性的N级级联MZI结构，在无损耗前提下实现相位的N倍累积，输出干涉条纹周期压缩为λ/N，从而获得超分辨能力；其物理本质是MZI幺正算符的N次幂作用，由哑MZI（ψ=2nπ）保障逻辑比特一致性，自动滤除低阶谐波。与依赖N光子高阶强度关联的光子德布罗意波长（PBW）不同，CBW基于一阶强度关联，兼容经典光源（如连续激光或单光子源），且不依赖纠缠或非线性过程。费希尔信息分析表明，CBW在固定光强下相位灵敏度达Δφ ∝ 1/√M（M为独立测量次数），虽未突破散粒噪声极限（SNL），但相较PBW具有抗光子损耗、无N上限、易集成等显著优势。文中还给出N=2的解析解与数值模拟，并简述了CBW原理验证实验，证实其在超分辨传感与无条件安全密钥分发（USCKD）中的双重本征模特性。