論文の概要: Quantum Telescopy Clock Games
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.06252v2
- Date: Wed, 23 Nov 2022 22:09:13 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-22 09:13:55.255014
- Title: Quantum Telescopy Clock Games
- Title（参考訳）: 量子テレスコープ・クロックゲーム
- Authors: Robert Czupryniak, Eric Chitambar, John Steinmetz, Andrew N. Jordan
- Abstract要約: 恒星光子が望遠鏡に到達したときの学習問題は、クロックゲームと呼ばれる抽象ゲームに変換される。
我々は、クロックゲームに勝つために必要なバウンダリコストを、時間ビンの数に匹敵する必要ビットの量で厳格に下げる。
位相抽出の完全な課題についても検討し、局所的な測定と共有絡み合いによって星相のフィッシャー情報が得られることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.7468898363447654
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We consider the clock game-a task formulated in the framework of quantum
information theory-that can be used to improve the existing schemes of
quantum-enhanced telescopy. The problem of learning when a stellar photon
reaches a telescope is translated into an abstract game, which we call the
clock game. A winning strategy is provided that involves performing a quantum
non-demolition measurement that verifies which stellar spatio-temporal modes
are occupied by a photon without disturbing the phase information. We prove
tight lower bounds on the entanglement cost needed to win the clock game, with
the amount of necessary entangled bits equaling the number of time-bins being
distinguished. This lower bound on the entanglement cost applies to any
telescopy protocol that aims to non-destructively extract the time-bin
information of an incident photon through local measurements, and our result
implies that the protocol of Khabiboulline et al. [\text{Phys. Rev. Lett.} 123,
70504 (2019)] is optimal in terms of entanglement consumption. The full task of
the phase extraction is also considered, and we show that the quantum Fisher
information of the stellar phase can be achieved by local measurements and
shared entanglement without the necessity of nonlinear optical operations. The
optimal phase measurement is achieved asymptotically with increasing number of
ancilla qubits, whereas a single qubit pair is required if nonlinear operations
are allowed.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,量子情報理論の枠組みで定式化されたクロックゲームについて考察する。
恒星の光子が望遠鏡に到達したときの学習の問題は、我々が時計ゲームと呼ぶ抽象ゲームに翻訳される。
位相情報を妨害することなく、どの恒星の時空間モードが光子によって占有されているかを検証する量子非劣化測定を行う。
我々は、クロックゲームに勝つために必要な絡み合いコストに対して、時間ビンの数と等しく必要な絡み合いビットの量で厳密な下限を証明した。
エンタングルメントコストのこの下限は、局所的な測定によって入射光子の時間-ビン情報を非破壊的に抽出することを目的としたテレスコピックプロトコルに適用され、この結果はハビボールリンのプロトコルなどを示している。
[\text{phys ] です。
Rev. Lett.
} 123, 70504 (2019)] は、絡み合いの消費の点で最適である。
また, 位相抽出の全タスクについても検討し, 非線形光学演算を必要とせず, 局所的な測定と共有絡み合いによって恒星相の量子フィッシャー情報が得られることを示した。
最適位相測定はアンシラ量子ビットの数の増加とともに漸近的に達成されるが、非線形演算が許される場合は単一量子ビット対が必要である。
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