論文の概要: Gaussian quantum estimation of the lossy parameter in a thermal environment

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.00052v1
• Date: Mon, 28 Feb 2022 19:38:45 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-23 17:29:48.591527
• Title: Gaussian quantum estimation of the lossy parameter in a thermal environment
• Title（参考訳）: 熱環境における損失パラメータのガウス量子推定
• Authors: Robert Jonsson and Roberto Di Candia
• Abstract要約: ロッシーボソニックチャネルは、多くの量子情報タスクにおいて重要な役割を果たす。 単モードガウス状態と2モードガウス状態のそれぞれをプローブとして, アイドラーフリー, エンタングルメント支援症例において, それらの気象パワーを特徴付ける。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.10312968200748115
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Lossy bosonic channels play an important role in a number of quantum information tasks, since they well approximate thermal dissipation in an experiment. Here, we characterize their metrological power in the idler-free and entanglement-assisted cases, using respectively single- and two-mode Gaussian states as probes. In the problem of estimating the lossy parameter, we study the energy-constrained quantum Fisher information (QFI) for generic temperature and lossy parameter regimes, showing qualitative behaviours of the optimal probes. We show semi-analytically that the two-mode squeezed-vacuum state optimizes the QFI for any value of the lossy parameter and temperature. We discuss the optimization of the {\it total} QFI, where the number of probes is allowed to vary by keeping the total energy-constrained. In this context, we elucidate the role of the "shadow-effect" for reaching a quantum advantage. We also consider a photon-number normalization for the environment, widely used in the analysis of quantum illumination and quantum reading protocols. With this normalization, we prove that the large bandwidth TMSV state is the optimal probe for any parameter value. Here, the quantum advantage is of at most a factor of $2$, and is reached in the bright environment case for {\it any} lossy parameter values. Finally, we discuss the implications of our results for quantum illumination and quantum reading applications.
• Abstract（参考訳）: 損失の大きいボソニックチャネルは、実験における熱散逸をよく近似するため、多くの量子情報タスクにおいて重要な役割を果たす。 ここでは,1モードおよび2モードのガウス状態をプローブとして,アイドラーフリーおよび絡み合い支援ケースにおいて,そのメトロロジーパワーを特徴付ける。 損失パラメータを推定する問題として,一般温度および損失パラメータレジームに対するエネルギー制約量子フィッシャー情報(qfi)について検討し,最適プローブの質的挙動を示す。 2モード圧縮真空状態は、損失パラメータと温度の任意の値に対してQFIを最適化する。 我々は、全エネルギー制約を保ちながらプローブの数を変えることができる「itトータル」qfiの最適化について論じる。 この文脈では、量子的優位に達する上での「シャドウ効果」の役割を解明する。 また,光子数正規化も検討し,量子照明と量子読み取りプロトコルの解析に広く用いられている。 この正規化により、大帯域TMSV状態が任意のパラメータ値に対する最適プローブであることを証明できる。 ここでは、量子上の優位性は、少なくとも2ドルの係数であり、損失パラメータ値の明るい環境の場合において到達される。 最後に、量子照明および量子読み取りアプリケーションにおける結果の意義について考察する。

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