論文の概要: Improving the Precision of Optical Metrology by Detecting Fewer Photons
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.12373v1
- Date: Tue, 23 Mar 2021 08:14:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-07 02:26:12.399300
- Title: Improving the Precision of Optical Metrology by Detecting Fewer Photons
- Title（参考訳）: 低光子検出による光メトロロジーの精度向上
- Authors: Peng Yin, Wen-Hao Zhang, Liang Xu, Ze-Gang Liu, Wei-Feng Zhuang, Lei
Chen, Ming Gong, Yu Ma, Xing-Xiang Peng, Gong-Chu Li, Jin-Shi Xu, Zong-Quan
Zhou, Lijian Zhang, Geng Chen, Chuan-Feng Li, and Guang-Can Guo
- Abstract要約: 物理量を測定するための光学メロジカルプロトコルでは、測定精度を向上させるために光子数を増やすことは、常に有益である。
変形弱測定プロトコル,すなわち偏差弱測定が飽和効果の存在下で光学メロロジーの精度を著しく向上させることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 22.469758054077396
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In optical metrological protocols to measure physical quantities, it is, in
principle, always beneficial to increase photon number to improve measurement
precision. However, practical constraints prevent arbitrary increase of n due
to the imperfections of a practical detector, especially when the detector
response is dominated by saturation effect. In this work, we show that a
modified weak measurement protocol, namely, biased weak measurement
significantly improves the precision of optical metrology in the presence of
saturation effect. This method detects an ultra-small fraction of photons while
maintains considerable amount of metrological information. The biased
pre-coupling leads to an additional reduction of photons in the post-selection
and generates an extinction point in the spectrum distribution, which is
extremely sensitive to the estimated parameter and difficult to be saturated.
Therefore, the Fisher information can be persistently enhanced by increasing
the photon number. In our magnetic-sensing experiment, biased weak measurement
achieves precision approximately one order of magnitude better than those of
previously used methods. The proposed method can be applied in various optical
measurement schemes to circumvent detector saturation effect with low-cost
apparatuses.
- Abstract（参考訳）: 物理量を測定するための光メロジカルプロトコルでは、原理上、測定精度を向上させるために光子数を増加させることが常に有益である。
しかし、実際的な制約は、特に検出器応答が飽和効果に支配されている場合、実用検出器の不完全性によるnの任意の増加を防ぐ。
本研究では,修正弱測定プロトコル,すなわち偏弱測定が飽和効果の存在下での光学計測の精度を大幅に向上させることを示す。
この方法は、相当量の気象情報を保持しながら、超微量の光子を検出する。
バイアス付きプリカップリングは、ポストセレクションにおける光子のさらなる減少につながり、スペクトル分布における消滅点を生成し、これは推定パラメータに非常に敏感であり、飽和しにくい。
これにより、光子数を増大させることでフィッシャー情報を持続的に増強することができる。
磁気センシング実験では, 偏差弱測定により, 従来手法よりも精度が約1桁向上した。
提案手法は, 低コスト装置による検出器飽和効果を回避するため, 様々な光学計測手法に応用できる。
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