論文の概要: Optical quantum super-resolution imaging and hypothesis testing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.09406v1
- Date: Fri, 18 Feb 2022 19:53:58 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-24 17:25:30.464529
- Title: Optical quantum super-resolution imaging and hypothesis testing
- Title（参考訳）: 光量子超解像イメージングと仮説テスト
- Authors: Ugo Zanforlin, Cosmo Lupo, Peter W. R. Connolly, Pieter Kok, Gerald S.
Buller and Zixin Huang
- Abstract要約: 量子状態の識別と量子イメージング技術に基づく超解像イメージングの2つの課題を実験的に実証した。
弱い二次源の存在を検知する誤りの確率を著しく低減できることを示す。
5.3mmのコレクションベースラインを使用することで、15$mu$m離れた1.0mの距離に1.7%の精度で配置される2つのソースの角分離を解消する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2595315177149635
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Estimating the angular separation between two incoherent thermal sources is a
challenging task for direct imaging, especially when it is smaller than or
comparable to the Rayleigh length. In addition, the task of discriminating
whether there are one or two sources followed by detecting the faint emission
of a secondary source in the proximity of a much brighter one is in itself a
severe challenge for direct imaging. Here, we experimentally demonstrate two
tasks for superresolution imaging based on quantum state discrimination and
quantum imaging techniques. We show that one can significantly reduce the
probability of error for detecting the presence of a weak secondary source,
especially when the two sources have small angular separations. In this work,
we reduce the experimental complexity down to a single two-mode interferometer:
we show that (1) this simple set-up is sufficient for the state discrimination
task, and (2) if the two sources are of equal brightness, then this measurement
can super-resolve their angular separation, saturating the quantum Cram\'er-Rao
bound. By using a collection baseline of 5.3~mm, we resolve the angular
separation of two sources that are placed 15~$\mu$m apart at a distance of
1.0~m with an accuracy of $1.7\%$--this is between 2 to 3 orders of magnitudes
more accurate than shot-noise limited direct imaging.
- Abstract（参考訳）: 2つの非コヒーレント熱源間の角分離の推定は、特にレイリー長よりも小さい場合やレイリー長に匹敵する場合には、直接撮像の難しい課題である。
また、より明るい光源に近接して二次光源のかすかな放射を検出した後に1つまたは2つの源が存在するか否かを判別する作業は、それ自体が直接撮像の厳しい課題である。
本稿では,量子状態判別と量子イメージング技術に基づく超解像イメージングの2つの課題を実験的に実証する。
その結果, 2つの音源が角分離が小さい場合, 弱い二次音源の存在を検知する誤差の確率を有意に低減できることがわかった。
本研究では,(1)この簡単な設定が状態識別タスクに十分であること,(2)光源が等しい輝度であれば,この測定は角分離を超解き,量子クレーア・ラオ境界を飽和させることができること,など,実験の複雑さを1つの2モード干渉計に還元する。
5.3〜mmのコレクションベースラインを用いて、15〜$\mu$m離れた1.0〜mの距離で2つのソースの角分離を解き、精度は1.7\%である。
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