論文の概要: Enhanced phase estimation in parity detection based Mach-Zehnder
interferometer using non-Gaussian two-mode squeezed thermal input state
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.04742v1
- Date: Fri, 5 Aug 2022 07:53:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-02 04:38:23.118982
- Title: Enhanced phase estimation in parity detection based Mach-Zehnder
interferometer using non-Gaussian two-mode squeezed thermal input state
- Title（参考訳）: 非ガウス2モード熱入力状態を用いたパリティ検出に基づくマッハ・ツェンダー干渉計の位相推定
- Authors: Chandan Kumar, Rishabh, and Shikhar Arora
- Abstract要約: TMST状態における非ガウス的操作は、スキューズおよび透過率パラメータのかなりの範囲において位相感度を高めることができることを示す。
また、これらの非ガウス演算をTMST状態で行うことで得られる漸進的優位性は、TMSV状態で行うよりもかなり高い。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.9386782072251818
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: While the quantum metrological advantages of performing non-Gaussian
operations on two-mode squeezed vacuum (TMSV) states have been extensively
explored, similar studies in the context of two-mode squeezed thermal (TMST)
states are severely lacking. In this paper, we explore the potential advantages
of performing non-Gaussian operations on TMST state for phase estimation using
parity detection based Mach-Zehnder interferometry. To this end, we consider
the realistic model of photon subtraction, addition, and catalysis. We first
provide a derivation of the unified Wigner function of the photon subtracted,
photon added and photon catalyzed TMST state, which to the best of our
knowledge is not available in the existing literature. This Wigner function is
then used to obtain the expression for the phase sensitivity. Our results show
that performing non-Gaussian operations on TMST states can enhance the phase
sensitivity for significant ranges of squeezing and transmissivity parameters.
We also observe that incremental advantage provided by performing these
non-Gaussian operations on the TMST state is considerably higher than that of
performing these operations on the TMSV state. Because of the probabilistic
nature of these operations, it is of utmost importance to take their success
probability into account. We identify the photon catalysis operation performed
using a high transmissivity beam splitter as the optimal non-Gaussian operation
when the success probability is taken into account. This is in contrast to the
TMSV case, where we observe photon addition to be the most optimal. These
results will be of high relevance for any future phase estimation experiments
involving TMST states. Further, the derived Wigner function of the non-Gaussian
TMST states will be useful for state characterization and its application in
various quantum information protocols.
- Abstract（参考訳）: 二モード加圧真空(TMSV)状態における非ガウス演算の量子力学的優位性は広く研究されているが、二モード加圧熱(TMST)状態の文脈における同様の研究は不十分である。
本稿では,Mach-Zehnderインターフェロメトリに基づくパリティ検出を用いた位相推定のためのTMST状態における非ガウス演算の潜在的な利点について検討する。
この目的のために、光子減算、付加、触媒反応の現実的なモデルを考える。
まず,光子サブトラクション,光子付加および光子触媒tmst状態の統一ウィグナー関数の導出を行い,既存の文献では最良の知識が得られないことを示す。
このウィグナー関数は位相感度の式を得るために用いられる。
TMST状態における非ガウス的操作は,スキューズおよび透過率パラメータのかなりの範囲において位相感度を高めることができることを示す。
また,tmst状態においてこれらの非ガウシアン操作を行うことによる漸進的な利点は,tmsv状態におけるこれらの操作よりもかなり高いことも観察した。
これらの操作の確率的性質のため、成功確率を考慮に入れることが最も重要である。
本研究では,高透過率ビームスプリッタを用いた光子触媒操作を,成功確率を考慮した場合の最適非ガウス動作と同定した。
これはtmsvの場合とは対照的で、光子付加が最も最適であるのを観測する。
これらの結果は、TMST状態を含む将来の位相推定実験に高い関係を持つ。
さらに、非ガウスTMST状態の導出ウィグナー関数は、状態特徴づけとその様々な量子情報プロトコルへの応用に有用である。
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