論文の概要: Determination of the asymptotic limits of adaptive photon counting measurements for coherent-state optical phase estimation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.06762v1
• Date: Sun, 14 Aug 2022 02:47:06 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-31 04:00:05.222883
• Title: Determination of the asymptotic limits of adaptive photon counting measurements for coherent-state optical phase estimation
• Title（参考訳）: コヒーレント状態光位相推定のための適応光子計数測定の漸近限界の決定
• Authors: M. A. Rodr\'iguez-Garc\'ia, M. T. DiMario, P. Barberis-Blostein, F. E. Becerra
• Abstract要約: 我々は,適応的な非ガウス的光子計数,コヒーレント変位測定に基づくコヒーレント状態の単発位相推定のための一連の戦略を提案する。 これらの非ガウス位相推定戦略は、スケーリング係数によってのみ異なる極限における正準位相測定と同じ機能を有することを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Physical realizations of the canonical phase measurement for the optical phase are unknown. Single-shot phase estimation, which aims to determine the phase of an optical field in a single shot, is critical in quantum information processing and metrology. Here we present a family of strategies for single-shot phase estimation of coherent states based on adaptive non-Gaussian, photon counting, measurements with coherent displacements that maximize information gain as the measurement progresses, which have higher sensitivities over the best known adaptive Gaussian strategies. To gain understanding about their fundamental characteristics and demonstrate their superior performance, we develop a comprehensive statistical analysis based on the Bayesian optimal design of experiments, which provides a natural description of these non-Gaussian strategies. This mathematical framework, together with numerical analysis and Monte Carlo methods, allows us to determine the asymptotic limits in sensitivity of strategies based on photon counting designed to maximize information gain, which up to now had been a challenging problem. Moreover, we show that these non-Gaussian phase estimation strategies have the same functional form as the canonical phase measurement in the asymptotic limit differing only by a scaling factor, thus providing the highest sensitivity among physically-realizable measurements for single-shot phase estimation of coherent states known to date. This work shines light into the potential of optimized non-Gaussian measurements based on photon counting for optical quantum metrology and phase estimation.
• Abstract（参考訳）: 光位相の正準位相測定の物理的実現方法は不明である。 単一ショットでの光場の位相決定を目的とした単一ショット位相推定は、量子情報処理やメトロロジーにおいて重要である。 ここでは、適応的な非ガウス的、光子計数に基づくコヒーレント状態の単発位相推定のための戦略群、情報ゲインを最大化するコヒーレント変位の測定群について述べる。 その基本的な特性を理解し,その優れた性能を示すために,実験のベイズ最適設計に基づく包括的統計解析を開発し,これらの非ガウス戦略の自然な記述を提供する。 この数学的枠組みは、数値解析とモンテカルロ法とともに、情報ゲインを最大化するために設計された光子計数に基づいて戦略の感度の漸近的限界を決定することができる。 さらに, この非ゲージ位相推定戦略は, スケーリング係数によってのみ異なる漸近的極限における正準位相測定と同一の機能形態を持つことを示し, これまでに知られているコヒーレント状態の単発位相推定において, 物理的に実現可能な測定値の中で最も高い感度を与える。 この研究は、光量子力学と位相推定のための光子計数に基づく最適化された非ガウス測度の可能性に光を当てる。

関連論文リスト

• Homodyne detection is optimal for quantum interferometry with path-entangled coherent states [0.0]
  ここで解析されたホモダイニングスキームは最適性を達成する(量子クラム・ラオ境界を飽和させる) 光子損失の存在下では、これらのスキームは準最適となるが、それらの性能は測定対象の位相に依存しない。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-05-22T00:25:02Z)
• Time-reversal assisted quantum metrology with an optimal control [3.250902508512017]
  本稿では,ショットノイズ限界を克服し,パラメータ推定のためのハイゼンベルクスケーリング限界に達するためのプロトコルを提案する。 系の光子数測定から生じる不確実性は、補足されたクリーム・ラオ境界を飽和させることができることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-12-22T05:14:18Z)
• Adaptive Phase Estimation with Squeezed Vacuum Approaching the Quantum Limit [0.0]
  位相推定はコミュニケーション、センシング、情報処理において中心的な役割を果たす。 圧縮状態のような量子相関状態は、ショットノイズ限界を超える位相推定を可能にする。 量子関連状態を用いた光位相推定のための最適量子測定の物理的実現は未だ分かっていない。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-12-12T19:27:04Z)
• Retrieving space-dependent polarization transformations via near-optimal quantum process tomography [55.41644538483948]
  トモグラフィー問題に対する遺伝的および機械学習アプローチの適用について検討する。 ニューラルネットワークベースのスキームは、リアルタイムにキャラクタリゼーションを必要とするアプリケーションにおいて、重要なスピードアップを提供する。 これらの結果は、より一般的な量子プロセスにおけるトモグラフィーアプローチの最適化の基礎となることを期待する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-10-27T11:37:14Z)
• Regression of high dimensional angular momentum states of light [47.187609203210705]
  空間強度分布の測定から入力OAM状態を再構成する手法を提案する。 我々は、量子ウォークダイナミックスによって4次元のOAM状態を生成する、実際のフォトニックなセットアップで我々のアプローチを実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-06-20T16:16:48Z)
• Deterministic quantum phase estimation beyond the ideal NOON state limit [0.0]
  ガウス圧縮真空状態の決定論的源と高効率ホモダイン検出に基づく新しい位相推定法を開発した。 総損失が約11%の高効率設定を用いることで、他の光学位相推定技術とは無関係に、1光子当たり15.8(6) rad2のフィッシャー情報が得られる。 この研究は量子力学の基本的な成果であり、光に敏感な生物学的システムの尋問のための将来の量子センシング技術への扉を開く。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-11-18T15:37:13Z)
• Conditional preparation of non-Gaussian quantum optical states by mesoscopic measurement [62.997667081978825]
  光学場の非ガウス状態は、量子情報応用における提案された資源として重要である。 メソスコピック検出器を応用可能なレシエーションへのアンシラフィールドの変位を含む新しいアプローチを提案する。 実験により,強いウィグナー負性を持つ状態は高い速度で生成可能であると結論付けた。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-03-29T16:59:18Z)
• Improving the Precision of Optical Metrology by Detecting Fewer Photons [22.469758054077396]
  物理量を測定するための光学メロジカルプロトコルでは、測定精度を向上させるために光子数を増やすことは、常に有益である。 変形弱測定プロトコル,すなわち偏差弱測定が飽和効果の存在下で光学メロロジーの精度を著しく向上させることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-03-23T08:14:45Z)
• Single-shot non-Gaussian Measurements for Optical Phase Estimation [0.0]
  我々は,コヒーレント状態のアブ初期位相推定のための単発計測のための戦略を示す。 これらの戦略はヘテロダイン測定の感度限界を超え、コヒーレント状態に対するクレマー・ラオ下界に接近する。 これは我々の知る限り、光コヒーレント状態に符号化された未知の位相の最も感度の高い単発計測である。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-08-18T23:12:34Z)
• On Convergence-Diagnostic based Step Sizes for Stochastic Gradient Descent [24.042107117994046]
  定常的なステップサイズのグラディエントDescentは2つの位相を示す: 反復する過渡的な位相は最適に向かって急速に進行し、続いて、反復する位相は最適点の周りで振動する。 我々は, この遷移を効率的に検出し, ステップサイズを適切に減少させることで, 収束速度が速くなることを示した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-07-01T14:58:01Z)
• In and out of equilibrium quantum metrology with mean-field quantum criticality [68.8204255655161]
  本稿では,集団遷移現象が量子力学プロトコルに与える影響について考察する。 単一球面量子スピン(SQS)は平均場レベルでの分析的な洞察を可能にするステレオタイプ玩具モデルとして機能する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-01-09T19:20:42Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。