論文の概要: Deterministic quantum phase estimation beyond the ideal NOON state limit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.09756v1
- Date: Thu, 18 Nov 2021 15:37:13 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-07 12:38:09.402390
- Title: Deterministic quantum phase estimation beyond the ideal NOON state limit
- Title（参考訳）: 理想的NOON状態限界を超える決定論的量子位相推定
- Authors: Jens Arnbak Holb{\o}ll Nielsen, Jonas Schou Neergaard-Nielsen, Tobias
Gehring and Ulrik Lund Andersen
- Abstract要約: ガウス圧縮真空状態の決定論的源と高効率ホモダイン検出に基づく新しい位相推定法を開発した。
総損失が約11%の高効率設定を用いることで、他の光学位相推定技術とは無関係に、1光子当たり15.8(6) rad2のフィッシャー情報が得られる。
この研究は量子力学の基本的な成果であり、光に敏感な生物学的システムの尋問のための将来の量子センシング技術への扉を開く。
- 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: The measurement of physical parameters is one of the main pillars of science.
A classic example is the measurement of the optical phase enabled by optical
interferometry where the best sensitivity achievable with N photons scales as
1/N - known as the Heisenberg limit . To achieve phase estimation at the
Heisenberg limit, it has been common to consider protocols based on highly
complex NOON states of light. However, despite decades of research and several
experimental explorations, there has been no demonstration of deterministic
phase estimation with NOON states reaching the Heisenberg limit or even
surpassing the shot noise limit. Here we use a phase estimation scheme based on
a deterministic source of Gaussian squeezed vacuum states and high-efficiency
homodyne detection to obtain phase estimates with an extreme sensitivity that
significantly surpasses the shot noise limit and even beats the performance of
an ideal, and thus unrealistic, NOON state protocol. Using a high-efficiency
setup with a total loss of about 11% we achieve a Fisher Information of 15.8(6)
rad^2 per photon unparalleled by any other optical phase estimation technology.
The work represents a fundamental achievement in quantum metrology, and it
opens the door to future quantum sensing technologies for the interrogation of
light-sensitive biological systems.
- Abstract（参考訳）: 物理パラメータの測定は科学の主要な柱の一つである。
古典的な例は、光干渉法によって実現された光学位相の測定であり、N光子で得られる最高の感度は、ハイゼンベルク極限と呼ばれる1/Nスケールである。
ハイゼンベルク極限での位相推定を達成するために、非常に複雑なNOON状態の光に基づくプロトコルを考えることが一般的である。
しかしながら、何十年もの研究といくつかの実験的探査にもかかわらず、正午状態がハイゼンベルク限界に達したり、ショットノイズ限界を超えるような決定論的位相推定の実証は行われていない。
ここでは,ガウス圧縮真空状態の決定論的源と高効率ホモダイン検出に基づく位相推定法を用いて,ショットノイズの限界を大幅に超え,理想的かつ非現実的な正午状態プロトコルの性能をも上回る極感度の位相推定を求める。
総損失が約11%の高効率設定を用いることで、他の光学位相推定技術に比例しない15.8(6) rad^2のフィッシャー情報が得られる。
この研究は量子力学の基本的な成果であり、光に敏感な生物学的システムの尋問のための将来の量子センシング技術への扉を開く。
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