論文の概要: Negative quasiprobabilities enhance phase estimation in quantum-optics experiment

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.01194v2
• Date: Mon, 8 Nov 2021 03:49:33 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-09 16:49:35.676990
• Title: Negative quasiprobabilities enhance phase estimation in quantum-optics experiment
• Title（参考訳）: 負準確率は量子光学実験における位相推定を促進する
• Authors: Noah B. Lupu-Gladstein, Batuhan Y. Yilmaz, David R. M. Arvidsson-Shukur, Aharon Brodutch, Arthur O. T. Pang, Aephraim M. Steinberg, Nicole Yunger Halpern
• Abstract要約: 非可換作用素によってもたらされる負の準確率を持つメトロジー上の優位性を示す。 予備光学実験では、部分選択増幅と呼ばれるフィルタリング技術が特徴である。 原則として、PPAは、平均フィルタされた光子から得た情報を任意に大きな因子で強化することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Operator noncommutation, a hallmark of quantum theory, limits measurement precision, according to uncertainty principles. Wielded correctly, though, noncommutation can boost precision. A recent foundational result relates a metrological advantage with negative quasiprobabilities -- quantum extensions of probabilities -- engendered by noncommuting operators. We crystallize the relationship in an equation that we prove theoretically and observe experimentally. Our proof-of-principle optical experiment features a filtering technique that we term partially postselected amplification (PPA). Using PPA, we measure a waveplate's birefringent phase. PPA amplifies, by over two orders of magnitude, the information obtained about the phase per detected photon. In principle, PPA can boost the information obtained from the average filtered photon by an arbitrarily large factor. The filter's amplification of systematic errors, we find, bounds the theoretically unlimited advantage in practice. PPA can facilitate any phase measurement and mitigates challenges that scale with trial number, such as proportional noise and detector saturation. By quantifying PPA's metrological advantage with quasiprobabilities, we reveal deep connections between quantum foundations and precision measurement.
• Abstract（参考訳）: 演算子非可換(Operator noncommutation)は、量子理論の目印であり、不確実性原理に従って測定精度を制限する。 しかし、非可換性によって精度が向上する。 最近の基礎的な結果は、非可換作用素によって囲まれる負の準確率—確率の量子拡張—とのメトロロジー上の利点に関係している。 我々は、理論的に証明し、実験的に観察する方程式で関係を結晶化する。 予備光学実験では,部分選択増幅(PPA)と呼ばれるフィルタリング技術が特徴である。 PPAを用いて波面の複屈折位相を測定する。 PPAは、検出された光子当たりの位相に関する情報を2桁以上増幅する。 原則として、ppaは平均フィルタ光子から得られる情報を任意に大きい係数で増やすことができる。 フィルタの体系的誤差の増幅は、実際は理論上無制限の利点を制限している。 PPAは任意の位相測定を促進し、比例ノイズや検出器飽和などの試行数でスケールする課題を軽減することができる。 PPAの量子論的優位性を準確率で定量化することにより、量子基底と精密測定の深い関係を明らかにする。

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