論文の概要: Quantum metrology with imperfect measurements
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.01160v2
- Date: Thu, 7 Jul 2022 04:21:44 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-16 08:26:50.301825
- Title: Quantum metrology with imperfect measurements
- Title（参考訳）: 不完全測定による量子計測
- Authors: Yink Loong Len, Tuvia Gefen, Alex Retzker, Jan Ko{\l}ody\'nski
- Abstract要約: 本研究は,N$プローブを局所的な測定で読み出し雑音を発生させる場合,最適感度は測定の不完全さの相違を許容する制御操作に大きく依存することを示す。
我々は,NV中心磁力計の例とともに,ビットフリップ誤差を伴うスピン=1/2$のプローブが2回のアウトカム測定に影響を及ぼすスキームについて述べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The impact of measurement imperfections on quantum metrology protocols has
not been approached in a systematic manner so far. In this work, we tackle this
issue by generalising firstly the notion of quantum Fisher information to
account for noisy detection, and propose tractable methods allowing for its
approximate evaluation. We then show that in canonical scenarios involving $N$
probes with local measurements undergoing readout noise, the optimal
sensitivity depends crucially on the control operations allowed to
counterbalance the measurement imperfections -- with global control operations,
the ideal sensitivity (e.g.~the Heisenberg scaling) can always be recovered in
the asymptotic $N$ limit, while with local control operations the
quantum-enhancement of sensitivity is constrained to a constant factor. We
illustrate our findings with an example of NV-centre magnetometry, as well as
schemes involving spin-$1/2$ probes with bit-flip errors affecting their
two-outcome measurements, for which we find the input states and control
unitary operations sufficient to attain the ultimate asymptotic precision.
- Abstract（参考訳）: 量子メートル法プロトコルに対する測定の不完全性の影響は、これまで体系的にアプローチされていない。
そこで本研究では,まず量子フィッシャー情報の概念を一般化し,ノイズ検出を考慮し,その近似評価を可能にする扱いやすい手法を提案する。
次に、読み出し雑音を受ける局所的な測定を行うN$プローブを含む標準的シナリオにおいて、最適感度は測定の不完全さの相反を許容する制御操作に決定的に依存することを示し、大域的な制御操作では、理想感度(例えばハイゼンベルクスケーリング)は漸近的な$N$制限で常に回復でき、一方、局所的な制御操作では、感度の量子化は定数係数に制約される。
我々は,NV中心磁力計の例と,その2アウトカム測定に影響を及ぼすビットフリップ誤差を伴うスピン=1/2$プローブを含むスキームを用いて,入力状態を発見し,最終的な漸近精度を達成するのに十分なユニタリ演算を制御する。
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