論文の概要: A generalized echo squeezing protocol with near-Heisenberg limit sensitivity and strong robustness against excess noise and variation in squeezing parameter

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.08681v5
• Date: Tue, 13 Dec 2022 01:06:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-16 09:03:31.369112
• Title: A generalized echo squeezing protocol with near-Heisenberg limit sensitivity and strong robustness against excess noise and variation in squeezing parameter
• Title（参考訳）: 近ハイゼンベルク制限感度と余剰雑音に対する強い強靭性を有する一般化エコースクイーズプロトコルとスクイーズパラメータの変動
• Authors: Jinyang Li, Greg\'orio R. M. da Silva, Schuyler Kain, Selim M. Shahriar
• Abstract要約: 本稿では,シュケジンガー猫状態プロトコル(SCSP)の一般化について,スケジングパラメータの値が pi/2 ではなく任意の数であることを示す。 解析により,スキーズパラメータの広い範囲において,感度がルート2の係数内でハイゼンベルク限界(HL)に達することを示した。 多数の粒子、Nに対して、このプラトー間隔は0からπ/2までのほぼ全範囲であり、感度はNのパリティとは独立である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.48373844854909914
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present a generalized echo squeezing protocol (GESP) as a generalization of the Schr\"odinger cat state protocol (SCSP) with the value of the squeezing parameter being an arbitrary number rather than pi/2. We show analytically that over a broad range of the squeezing parameter the sensitivity reaches the Heisenberg limit (HL) within a factor of root-2. For a large number of particles, N, this plateau interval is almost the whole range from zero to pi/2, and the sensitivity is independent of the parity of N. Therefore, it is possible to operate a sensor over a wide interval of the squeezing parameter without changing the sensitivity. This is to be contrasted with the conventional echo squeezing protocol (CESP) which only works for a very small interval. In contrast to the CESP, the sensitivity of the GESP is close to the quantum Cram\'er-Rao bound over the whole range of the squeezing parameter. The enhancement in sensitivity for the GESP is due to a combination of two parameters: the phase magnification factor (PMF) and the noise amplification factor (NAF). As the value of the squeezing parameter increases, both PMF and NAF increase, keeping the ratio of PMF/NAF constant, yielding an enhancement of sensitivity at the HL within a factor of root-2. Thus, the robustness of the GESP against excess noise easily exceeds that of the CESP for a broad range of values of the squeezing parameter. As such, in the context of an experimental study, it should be possible to achieve a net enhancement in sensitivity higher than that for the CESP, under typical conditions where the excess noise exceeds the unsqueezed quantum projection noise. Finally, we consider the fragility of the GESP against collisions with background particles, and show how a balance between the fragility and the robustness against excess noise would in practice determine the optimal choice of parameters for the GESP.
• Abstract（参考訳）: 一般化されたエコースクイージングプロトコル (GESP) は,シュリンガー猫状態プロトコル (SCSP) の一般化であり,スケジングパラメータの値は pi/2 よりも任意の数である。 解析により, スクイーズパラメータの広い範囲において, 感度は根-2の係数内でハイゼンベルク限界 (hl) に達することを示した。 多数の粒子 n に対して、この高原間隔はゼロからpi/2の範囲のほぼ全てであり、感度は n のパリティとは無関係であり、感度を変化させることなく、スクイーズパラメータの広い間隔にわたってセンサを操作することができる。 これは、非常に小さな間隔でのみ動作する従来のエコースクイーズプロトコル(CESP)とは対照的である。 CESPとは対照的に、GESPの感度は、スクイーズパラメータの全範囲にまたがる量子Cram\'er-Raoに近い。 gespの感度の向上は、位相拡大係数(pmf)とノイズ増幅係数(naf)の2つのパラメータの組み合わせによるものである。 スクイーズパラメータの値が大きくなると、PMFとNAFはともに増加し、PMF/NAF比は一定となり、HLの感度はルート2の係数で向上する。 したがって、余剰ノイズに対するGESPの強靭性は、スクイーズパラメータの幅広い値に対して、CESPの強靭性を上回る。 このように、実験研究の文脈では、過大なノイズが待ちきれない量子投影ノイズを超える典型的な条件下で、cespよりも感度の高い正味増強を実現することが可能となる。 最後に, 背景粒子との衝突に対するGESPの不安定性について考察し, 不安定性と余剰雑音に対する頑健性とのバランスが, GESPのパラメータの最適選択を実際にどのように決定するかを示す。

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