論文の概要: Quantum Fisher Information Bounds on Precision Limits of Circular
Dichroism
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.13970v1
- Date: Tue, 31 Aug 2021 16:52:15 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-16 15:59:24.954221
- Title: Quantum Fisher Information Bounds on Precision Limits of Circular
Dichroism
- Title（参考訳）: 円二色性の精度限界に基づく量子漁業情報境界
- Authors: Jiaxuan Wang, and Girish S. Agarwal
- Abstract要約: 円二色性(英: Circular dichroism、CD)は、光学的にキラルな分子、特に生体分子の研究に広く用いられている技術である。
光の様々な入力量子状態に対する円二色率と光回転分散の精度推定のための量子フィッシャー情報行列(QFIM)を開発した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2891210250935146
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Circular dichroism (CD) is a widely used technique for investigating
optically chiral molecules, especially for biomolecules. It is thus of great
importance that these parameters be estimated precisely so that the molecules
with desired functionalities can be designed. In order to surpass the limits of
classical measurements, we need to probe the system with quantum light. We
develop quantum Fisher information matrix (QFIM) for precision estimates of the
circular dichroism and the optical rotary dispersion for a variety of input
quantum states of light. The Cramer-Rao bounds, for all four chirality
parameters are obtained, from QFIM for (a) single photon input states with a
specific linear polarization and for (b) NOON states having two photons with
both either left polarized or right polarized. The QFIM bounds, using quantum
light, are compared with bounds obtained for classical light beams i.e., beams
in coherent states. Quite generally, both the single photon state and the NOON
state exhibit superior precision in the estimation of absorption and phase
shift in relation to a coherent source of comparable intensity, especially in
the weak absorption regime. In particular, the NOON state naturally offers the
best precision among the three. We compare QFIM bounds with the error
sensitivity bounds, as the latter are relatively easier to measure whereas the
QFIM bounds require full state tomography. We also outline an empirical scheme
for estimating the measurement sensitivities by projective measurements with
single-photon detectors.
- Abstract（参考訳）: 円二色性 (circle dichroism, cd) は、光学的にキラルな分子、特に生体分子を調べるために広く用いられる技術である。
したがって、これらのパラメータを正確に推定し、所望の機能を持つ分子を設計することが重要である。
古典的な測定の限界を超えるためには、量子光でシステムを探索する必要がある。
光の様々な入力量子状態に対する円二色率と光回転分散の精度推定のための量子フィッシャー情報行列(QFIM)を開発した。
QFIMから4つのキラリティパラメータすべてに対するクレーマー・ラオ境界を求める。
a) 特定の線形偏光を持つ単一光子入力状態と for
(b)左偏光または右偏光のいずれかの2つの光子を有する正午状態。
量子光を用いたQFIM境界は、古典的な光ビーム、すなわちコヒーレントな状態のビームに対して得られる境界と比較される。
概して、単一光子状態とNOON状態は、特に弱い吸収状態において、同じ強度のコヒーレントな源との関係において、吸収と位相シフトの推定において優れた精度を示す。
特にNOON状態は自然に3つの中で最高の精度を提供する。
我々はQFIM境界を誤差感度境界と比較し、後者は比較的容易に測定できるが、QFIM境界は完全な状態トモグラフィを必要とする。
また,単光子検出器を用いた投影計測により測定感度を推定する経験的手法について概説する。
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