論文の概要: Quantum limits to resolution and discrimination of spontaneous emission lifetimes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.04205v1
• Date: Wed, 9 Feb 2022 00:13:55 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-26 07:11:11.269334
• Title: Quantum limits to resolution and discrimination of spontaneous emission lifetimes
• Title（参考訳）: 自然発光寿命の分解能と識別に対する量子限界
• Authors: Cheyenne S. Mitchell and Mikael P. Backlund
• Abstract要約: 重なり合う時間確率プロファイルを持つ2つの相互不整合指数的崩壊を解消するモデル問題に焦点をあてる。 直接寿命測定は、2つの崩壊チャネルの時間定数が互いに接近する際に「レイリーのカース」の類似性に悩まされる。
• 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: In this work we investigate the quantum information theoretical limits to several tasks related to lifetime estimation and discrimination of a two-level spontaneous optical emitter. We focus in particular on the model problem of resolving two mutually incoherent exponential decays with highly overlapping temporal probability profiles. Mirroring recent work on quantum-inspired super-resolution of point emitters, we find that direct lifetime measurement suffers from an analogue of "Rayleigh's Curse" when the time constants of the two decay channels approach one another. We propose alternative measurement schemes that circumvent this limit, and also demonstrate superiority to direct measurement for a related binary hypothesis test. Our findings add to a growing list of examples in which a quantum analysis uncovers significant information gains for certain tasks in opto-molecular metrology that do not rely on multiphoton interference, but evidently do benefit from a more thorough exploitation of the coherence properties of single photons.
• Abstract（参考訳）: 本研究では、2レベル自発光エミッタの寿命推定と識別に関するいくつかのタスクに対する量子情報理論的限界について検討する。 特に,重なり合う時間的確率プロファイルを持つ2つの相互に一貫性のない指数的崩壊を解消するモデル問題に注目した。 量子にインスパイアされた点エミッターの超解像に関する最近の研究を反映して、2つの崩壊チャネルの時間定数が互いに近づくと、直接寿命の測定は「レイリーのカース」の類似に悩まされる。 本稿では,この限界を回避し,関連する二項仮説テストの直接測定に優れる別の測定手法を提案する。 我々の研究は、多光子干渉を頼らずに、単一の光子のコヒーレンス特性をより徹底的に活用することで、量子解析が特定のタスクに対して重要な情報を得るという、増大する例の一覧を付け加えた。

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