論文の概要: Heisenberg-Limited Waveform Estimation with Solid-State Spins in Diamond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.06037v1
• Date: Thu, 13 May 2021 01:52:18 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-31 06:41:44.793479
• Title: Heisenberg-Limited Waveform Estimation with Solid-State Spins in Diamond
• Title（参考訳）: ダイヤモンド中の固相スピンによるハイゼンベルク限界波形推定
• Authors: Yang Dong, Ze-Hao Wang, Hao-Bin Lin, Shao-Chun Zhang, Yu Zheng, Xiang-Dong Chen, Wei Zhu, Guan-Zhong Wang, Guang-Can Guo, Fang-Wen Sun
• Abstract要約: 任意の波形推定におけるハイゼンベルク極限はパラメータ推定とは全く異なる。 この量子限界を達成するために、多くのエキゾチックな量子絡み合った状態を生成することは、いまだに自明な挑戦である。 この研究は、連続した空間と時間における量子化構造認識を実現するための重要なステップを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 15.419555338671772
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The newly established Heisenberg limit in arbitrary waveform estimation is quite different with parameter estimation and shows a unique characteristic of a future quantum version of oscilloscope. However, it is still a non-trivial challenge to generate a large number of exotic quantum entangled states to achieve this quantum limit. Here, by employing the time-domain quantum difference detection method, we demonstrate Heisenberg-limited waveform quantum estimation with diamond spins under ambient condition in the experiment. Periodic dynamical decoupling is applied to enhance both the dynamic range and sensitivity by one order of magnitude. Using this quantum-enhanced estimation scheme, the estimation error of an unknown waveform is reduced by more than $5$ dB below the standard quantum limit with $N\sim{\text{2}} \times {\text{1}}{{\text{0}}^3}$ resources, where more than ${1 \times {\text{1}}{{\text{0}}^5}}$ resources would be required to achieve a similar error level using classical detection. This work provides an essential step towards realizing quantum-enhanced structure recognition in a continuous space and time.
• Abstract（参考訳）: 任意の波形推定において新たに確立されたハイゼンベルク極限はパラメータ推定とは大きく異なり、将来のオシロスコープの量子バージョンの特徴を示す。 しかし、この量子限界を達成するために、多くのエキゾチックな量子絡み合った状態を生成することは、いまだに自明な挑戦である。 本稿では,時間領域量子差分検出法を用いて,環境条件下でのダイヤモンドスピンを用いたハイゼンベルク制限波形量子推定を実証する。 周期的動的デカップリングは、ダイナミックレンジと感度の両方を1桁大きくするために適用される。 この量子エンハンスド推定スキームを用いて、未知の波形の推定誤差は、標準的な量子極限以下で$N\sim{\text{2}} \times {\text{1}}{{\text{0}}^3}$リソースで$5$dB以上削減され、${1 \times {\text{1}}{{\text{0}}^5}}$リソースは古典的検出を用いて同様のエラーレベルを達成するために必要となる。 この研究は、連続空間と時間における量子化構造認識の実現に向けた重要なステップを提供する。

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