論文の概要: Protection of noise squeezing in a quantum interferometer with optimal resource allocation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.08316v1
• Date: Wed, 17 Aug 2022 14:29:28 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-30 20:20:37.842732
• Title: Protection of noise squeezing in a quantum interferometer with optimal resource allocation
• Title（参考訳）: 最適リソース配置を用いた量子干渉計におけるノイズの遮蔽
• Authors: Wenfeng Huang, Xinyun Liang, Baiqiang Zhu, Yuhan Yan, Chun-Hua Yuan, Weiping Zhang, Liqing Chen
• Abstract要約: 干渉計は重力波、レーザー、レーダー、イメージングなどの精密測定に不可欠である。 本研究では, ビームスプリッタを用いた量子干渉計の設計と実演を行い, 環境影響に対する量子資源の保護を行う。 この戦略は、損失のある環境における量子情報処理と量子精度測定の量子アドバンテージを維持する方法を開く可能性がある。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.46180371154032895
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Interferometers are crucial for precision measurements, including gravitational wave, laser ranging, radar and imaging. The phase sensitivity, the core parameter, can be quantum-enhanced to break the standard quantum limit (SQL) using quantum states. However, quantum states are highly fragile to and quickly degrade with losses. We design and demonstrate a quantum interferometer utilizing a beamsplitter with variable splitting ratio to protect the quantum resource against environmental impacts. The optimal phase sensitivity can reach the quantum Cram\'{e}r-Rao bound of the system. This quantum interferometer can greatly reduce the quantum source requirements in quantum measurements. In theory, with a 66.6% loss rate, the sensitivity can break the SQL using only a 6.0 dB squeezed quantum resource with current interferometer, rather than a 24 dB squeezed quantum resource with a conventional squeezing-vacuum-injected Mach-Zehnder interferometer. In experiments, when using a 2.0 dB squeezed vacuum state, the sensitivity can be enhanced by 1.6 dB when the loss rate of one arm is as high as 95%, indicating that the quantum resource is excellently protected with the existence of losses in practical applications. This strategy could open a way to retain quantum advantages for quantum information processing and quantum precision measurement in lossy environments.
• Abstract（参考訳）: 干渉計は重力波、レーザーレンジ、レーダー、イメージングなどの精密測定に不可欠である。 位相感度、コアパラメータは量子状態を用いて標準量子限界(SQL)を破るために量子化することができる。 しかし、量子状態は非常に脆弱であり、損失によって急速に劣化する。 我々は, 分散比可変ビームスプリッタを用いて, 環境影響から量子資源を保護する量子干渉計を設計し, 実演する。 最適位相感度は、系の量子Cram\'{e}r-Rao境界に達することができる。 この量子干渉計は、量子測定における量子源の要求を大幅に減らすことができる。 理論的には、66.6%の損失率で、従来のスクイージング真空注入マッハ・ツェンダー干渉計による24dB圧縮量子リソースではなく、現在の干渉計による6.0dB圧縮量子リソースのみを使用してSQLを破壊できる。 実験では、2.0dB圧縮真空状態を使用する場合、一方の腕の損失率が95%に達すると1.6dBの感度が向上し、量子資源が実用上の損失の存在によって優れた保護を受けていることを示す。 この戦略は、損失のある環境における量子情報処理と量子精度測定の量子アドバンテージを維持する方法を開く可能性がある。

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