論文の概要: Quantum-enhanced stochastic phase estimation with SU(1,1) interferometer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2008.02969v1
- Date: Fri, 7 Aug 2020 03:03:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-06 22:03:09.639087
- Title: Quantum-enhanced stochastic phase estimation with SU(1,1) interferometer
- Title（参考訳）: SU(1,1)干渉計による量子強調確率位相推定
- Authors: Kaimin Zheng, Minghao Mi, Ben Wang, Liyun Hu, Shengshuai Liu, Yanbo
Lou, Jietai Jing, and Lijian Zhang
- Abstract要約: 位相推定には標準的な量子限界があり、これはマッハ・ツェンダー干渉計とコヒーレント入力状態で得られる。
ここでは、SU(1,1)干渉計を用いた手法は、基本的な量子スケーリングを実現し、ハイゼンベルクスケーリングを超越し、標準測定を超越できることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.0440082886830475
- License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
- Abstract: The quantum stochastic phase estimation has many applications in the precise
measurement of various physical parameters. Similar to the estimation of a
constant phase, there is a standard quantum limit for stochastic phase
estimation, which can be obtained with the Mach-Zehnder interferometer and
coherent input state. Recently, it has been shown that the stochastic standard
quantum limit can be surpassed with non-classical resources such as the
squeezed light. However, practical methods to achieve the quantum enhancement
in the stochastic phase estimation remains largely unexplored. Here we propose
a method utilizing the SU(1,1) interferometer and coherent input states to
estimate a stochastic optical phase. As an example, we investigate the
Ornstein-Uhlenback stochastic phase. We analyze the performance of this method
for three key estimation problems: prediction, tracking and smoothing. The
results show significant reduction of the mean square error compared with the
Mach-Zehnder interferometer under the same photon number flux inside the
interferometers. In particular, we show that the method with the SU(1,1)
interferometer can achieve the fundamental quantum scaling, the stochastic
Heisenberg scaling, and surpass the precision of the canonical measurement.
- Abstract（参考訳）: 量子確率位相推定は様々な物理パラメータの正確な測定に多くの応用がある。
定数位相の推定と同様に、確率的位相推定には標準量子限界があり、マッハ・ゼーダー干渉計とコヒーレント入力状態を用いて得られる。
近年, 圧縮光などの非古典的資源によって, 確率的標準量子限界が超えることが示されている。
しかし、確率的位相推定における量子化を達成するための実用的な方法はほとんど未定である。
本稿では,su(1,1)干渉計とコヒーレント入力状態を用いて確率的光学位相を推定する手法を提案する。
一例として、Ornstein-Uhlenback確率位相について検討する。
予測,追跡,平滑化という3つの主要な推定問題に対して,本手法の性能解析を行った。
その結果, 干渉計内の同じ光子数束の下でのマッハ・ツェンダー干渉計と比較して平均2乗誤差が著しく減少した。
特に、SU(1,1)干渉計を用いた手法は、基本的な量子スケーリング、確率的ハイゼンベルクスケーリングを達成でき、標準測定の精度を超越できることを示す。
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