論文の概要: Efficient Information Retrieval for Sensing via Continuous Measurement
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.08777v3
- Date: Tue, 1 Aug 2023 11:20:29 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-02 18:28:57.880211
- Title: Efficient Information Retrieval for Sensing via Continuous Measurement
- Title（参考訳）: 連続計測によるセンシングのための効率的な情報検索
- Authors: Dayou Yang, Susana F. Huelga, Martin B. Plenio
- Abstract要約: 駆動散逸型量子光学系の連続モニタリングは、量子力学の実装において重要な要素である。
本稿では,行列生成物の状態から得られた時間的準局所的な測定基盤を特徴とする新しい連続測定手法を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.6114012813668934
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Continuous monitoring of driven-dissipative quantum optical systems is a
crucial element in the implementation of quantum metrology, providing essential
strategies for achieving highly precise measurements beyond the classical
limit. In this context, the relevant figure of merit is the quantum Fisher
information of the radiation field emitted by the driven-dissipative sensor.
Saturation of the corresponding precision limit as defined by the quantum
Cramer-Rao bound is typically not achieved by conventional, temporally local
continuous measurement schemes such as counting or homodyning. To address the
outstanding open challenge of efficient retrieval of the quantum Fisher
information of the emission field, we design a novel continuous measurement
strategy featuring temporally quasilocal measurement bases as captured by
matrix product states. Such measurement can be implemented effectively by
injecting the emission field of the sensor into an auxiliary open system, a
`quantum decoder' module, which `decodes' specific input matrix product states
into simple product states as its output field, and performing conventional
continuous measurement at the output. We devise a universal recipe for the
construction of the decoder by exploiting time reversal transformation of
quantum optical input-output channels, thereby establishing a universal method
to achieve the quantum Cramer-Rao precision limit for generic sensors based on
continuous measurement. As a by-product, we establish an effective formula for
the evaluation of the quantum Fisher information of the emission field of
generic driven-dissipative open sensors. We illustrate the power of our scheme
with paramagnetic open sensor designs including linear force sensors,
fibre-interfaced nonlinear emitters, and driven-dissipative many-body sensors,
and demonstrate that it can be robustly implemented under realistic
experimental imperfections.
- Abstract（参考訳）: 駆動散逸型量子光学系の連続モニタリングは、量子力学の実装において重要な要素であり、古典的限界を超えた高精度な測定を実現するための重要な戦略を提供する。
この文脈において、関連するメリットの数値は、駆動拡散センサから放射される放射場の量子フィッシャー情報である。
量子クレーマー・ラオ境界によって定義される対応する精度限界の飽和は、通常、カウントやホモダイニングのような時間的局所的な連続測定スキームによって達成されない。
放射場の量子フィッシャー情報の効率的な検索に際し, 時間的に準局所的な測定ベースをマトリックス生成物の状態によって捉えた新しい連続測定戦略を設計する。
このような測定は、センサの放出フィールドを補助オープンシステムである「量子デコーダ」モジュールに注入し、特定の入力行列積をその出力フィールドとして単純な積状態とし、その出力で従来の連続測定を行うことで効果的に実施することができる。
本稿では,量子光入出力チャネルの時間反転を利用したデコーダ構築のための普遍的レシピを考案し,連続計測に基づく汎用センサの量子クレーダ・ラオ精度限界を達成するための普遍的手法を提案する。
副産物として,ジェネリック駆動散逸型オープンセンサの放射場の量子フィッシャー情報の評価に有効な公式を定式化する。
本稿では, 線形力センサ, ファイバ界面非線形エミッタ, 駆動型多体センサを含む非磁性オープンセンサの設計により, 実測的な実験的不完全条件下で頑健に実装できることを実証する。
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