論文の概要: Heisenberg-limited metrology with coherent control on the probes' configuration

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.03052v1
• Date: Tue, 7 Jun 2022 07:06:33 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-10 06:54:07.090750
• Title: Heisenberg-limited metrology with coherent control on the probes' configuration
• Title（参考訳）: プローブ構成のコヒーレント制御によるハイゼンベルク制限型メトロロジー
• Authors: Giulio Chiribella and Xiaobin Zhao
• Abstract要約: ハイゼンベルクのスケーリングは、古典的な統計の限界を超えた二次的な改善であり、ノイズに弱いことで知られている。 ここでは、実験者がコヒーレントな重ね合わせで物理過程を探索する能力を持っている場合、この制限を解除することができることを示す。 我々は、プローブのエネルギーに関してハイゼンベルクのスケーリングを実現する並列プロトコルと、全探査時間に関してハイゼンベルクのスケーリングを実現するシーケンシャルプロトコルを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7614628596146599
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: A central feature of quantum metrology is the possibility of Heisenberg scaling, a quadratic improvement over the limits of classical statistics. This scaling, however, is notoriously fragile to noise. While for some noise types it can be restored through error correction, for other important types, such as dephasing, the Heisenberg scaling appears to be irremediably lost. Here we show that this limitation can sometimes be lifted if the experimenter has the ability to probe physical processes in a coherent superposition of alternative configurations. As a concrete example, we consider the problem of phase estimation in the presence of a random phase kick, which in normal conditions is known to prevent the Heisenberg scaling. We provide a parallel protocol that achieves Heisenberg scaling with respect to the probes' energy, as well as a sequential protocol that achieves Heisenberg scaling with respect to the total probing time. In addition, we show that Heisenberg scaling can also be achieved for frequency estimation in the presence of continuous-time dephasing noise, by combining the superposition of paths with fast control operations.
• Abstract（参考訳）: 量子力学の中心的な特徴は、古典統計学の限界に対する二次的な改善であるハイゼンベルクスケーリングの可能性である。 しかし、このスケーリングはノイズに弱いことで有名だ。 いくつかのノイズタイプでは、エラー訂正によって復元できるが、デファスメントのような他の重要なタイプでは、ハイゼンベルクスケーリングは不用意に失われているように見える。 ここでは、実験者が別の構成のコヒーレントな重ね合わせで物理過程を探索する能力を持っている場合、この制限を解除することができることを示す。 実例として,通常の条件下ではハイゼンベルクスケーリングの防止が知られているランダム位相キックの存在下での位相推定の問題を考える。 我々は、プローブのエネルギーに関してハイゼンベルクのスケーリングを実現する並列プロトコルと、全探査時間に関してハイゼンベルクのスケーリングを実現するシーケンシャルプロトコルを提供する。 さらに,経路の重畳と高速制御操作を組み合わせることで,連続時間重畳雑音の存在下での周波数推定にもHeisenbergスケーリングが適用可能であることを示す。

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