論文の概要: Transmission Estimation at the Fundamental Quantum Cram\'er-Rao Bound
with Macroscopic Quantum Light
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.08902v1
- Date: Fri, 21 Jan 2022 21:50:24 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-28 05:55:08.212536
- Title: Transmission Estimation at the Fundamental Quantum Cram\'er-Rao Bound
with Macroscopic Quantum Light
- Title（参考訳）: マクロ量子光を用いた量子クラム'er-Rao境界における伝送推定
- Authors: Timothy S. Woodworth, Carla Hermann-Avigliano, Kam Wai Clifford Chan,
and Alberto M. Marino
- Abstract要約: 必要な精度で測定を行うことが可能であることを示す。
伝送レベルの最大84%に対して、伝送推定のばらつきにおいて、最適な古典的プロトコルよりも62%削減されていることを示す。
- 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 field of quantum metrology seeks to apply quantum techniques and/or
resources to classical sensing approaches with the goal of enhancing the
precision in the estimation of a parameter beyond what can be achieved with
classical resources. Theoretically, the fundamental minimum uncertainty in the
estimation of a parameter for a given probing state is bounded by the quantum
Cram\'er-Rao bound. From a practical perspective, it is necessary to find
physical measurements that can saturate this fundamental limit and to show
experimentally that it is possible to perform measurements with the required
precision to do so. Here we perform experiments that saturate the quantum
Cram\'er-Rao bound for transmission estimation over a wide range of
transmissions when probing the system under study with a bright two-mode
squeezed state. To properly take into account the imperfections in the
generation of the quantum state, we extend our previous theoretical results to
incorporate the measured properties of the generated quantum state. For our
largest transmission level of 84%, we show a 62% reduction over the optimal
classical protocol in the variance in transmission estimation when probing with
a bright two-mode squeezed state with 8 dB of intensity-difference squeezing.
Given that transmission estimation is an integral part of many sensing
protocols, such as plasmonic sensing, spectroscopy, calibration of the quantum
efficiency of detectors, etc., the results presented promise to have a
significant impact on a number of applications in various fields of research.
- Abstract（参考訳）: 量子計量学の分野は、古典的なリソースで達成できる以上のパラメータの推定精度を高めることを目的として、古典的なセンシングアプローチに量子技術やリソースを適用しようとする。
理論的には、与えられた確率状態に対するパラメータの推定における基本的な最小不確実性は、量子クラム・ラオ境界によって境界づけられる。
現実的な観点から、この基本的限界を飽和させることができる物理的測定を見つけ、必要な精度で測定することが可能であることを実験的に示す必要がある。
そこで本研究では,2モードスクイーズド状態を用いた実験において,伝送量推定のための量子クレーア・ラオバウンドを広い範囲の伝送路で飽和化させる実験を行う。
量子状態の生成における不完全さを適切に考慮するため、前回の理論結果を拡張し、生成された量子状態の計測特性を取り入れる。
最大84%の伝送レベルにおいて,8dbの強度拡散スクイーズを持つ明るい2モードスクイーズ状態において,伝送推定のばらつきにおいて,最適な古典プロトコルよりも62%低減することを示した。
伝送推定は、プラズモンセンシング、分光法、検出器の量子効率の校正など、多くのセンシングプロトコルの不可欠な部分であることを考えると、様々な研究分野における多くの応用に大きな影響を与えると約束される。
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