論文の概要: Robust phase metrology with hybrid quantum interferometers against particle losses

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.06604v1
• Date: Sun, 12 Mar 2023 08:14:01 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-14 17:55:52.630141
• Title: Robust phase metrology with hybrid quantum interferometers against particle losses
• Title（参考訳）: 粒子損失に対するハイブリッド量子干渉計を用いたロバスト位相計測
• Authors: X. N. Feng, D. He, L. F. Wei
• Abstract要約: 絡み合いは、高感度な量子力学を実現するための重要な量子資源である。 符号化されたパラメータの適切な正確な推定を実現するために,スピンオシレータハイブリッド量子干渉計を提案する。 提案したハイブリッド量子干渉計は、振動モードの粒子損失に対して顕著な堅牢性を有する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
• Abstract: Entanglement is an important quantum resource to achieve high sensitive quantum metrology. However, the rapid decoherence of quantum entangled states, due to the unavoidable environment noise, result in practically the unwanted sharp drop of the measurement sensitivity. To overcome such a difficulty, here we propose a spin-oscillator hybrid quantum interferometer to achieve the desirable precise estimation of the parameter encoded in the vibrations of the oscillator. Differing from the conventional two-mode quantum interferometers input by the two-mode NOON state or entangled coherent states (ECS), whose achievable sensitivities are strongly limited by the decoherence of the entangled vibrational states, we demonstrate that the present interferometer, input by a spin-dependent two-mode entangled state, possesses a manifest advantage, i.e., the measurement sensitivity of the estimated parameter is not influenced by the decoherence from the spin-oscillator entanglement. This is because that, by applying a spin-oscillator disentangled operation, the information of the estimated parameter encoded originally in the vibrational degrees can be effectively transferred into the spin degree and then can be sensitively estimated by the precise spin-state population measurements. As consequence, the proposed hybrid quantum interferometer possesses a manifest robustness against the particle losses of the vibrational modes. Interestingly, the achieved phase measurement sensitivity can still surpass the SQL obviously, even if relatively large number of particle loss occurs in one of the two modes. The potential application of the proposed spin-oscillator hybrid quantum interferometer is also discussed.
• Abstract（参考訳）: 絡み合いは、高感度な量子力学を実現するための重要な量子資源である。 しかし、量子絡み合った状態の急激なデコヒーレンス(英語版)は、避けられない環境ノイズのため、実質的に測定感度の急激な低下をもたらす。 このような困難を克服するために,振動子の振動に符号化されたパラメータの適切な正確な推定を実現するために,スピンオシレータハイブリッド量子干渉計を提案する。 Differing from the conventional two-mode quantum interferometers input by the two-mode NOON state or entangled coherent states (ECS), whose achievable sensitivities are strongly limited by the decoherence of the entangled vibrational states, we demonstrate that the present interferometer, input by a spin-dependent two-mode entangled state, possesses a manifest advantage, i.e., the measurement sensitivity of the estimated parameter is not influenced by the decoherence from the spin-oscillator entanglement. これは、スピンオシレータの不整合演算を適用することにより、もともと振動度で符号化された推定パラメータの情報をスピン度に効果的に転送し、正確なスピン状態人口測定により感度的に推定できるためである。 その結果,提案するハイブリッド量子干渉計は振動モードの粒子損失に対して明らかなロバスト性を有することがわかった。 興味深いことに、達成された位相測定感度は、2つのモードのうちの1つで比較的多くの粒子損失が発生しても、sqlを上回ることができる。 スピンオシレータハイブリッド量子干渉計の応用の可能性についても論じる。

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