論文の概要: Heisenberg-limited quantum metrology using 100-photon Fock states
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.16919v1
- Date: Thu, 29 Jun 2023 13:12:26 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-30 13:29:13.398343
- Title: Heisenberg-limited quantum metrology using 100-photon Fock states
- Title（参考訳）: 100光子フォック状態を用いたハイゼンベルク制限量子メトロジー
- Authors: Xiaowei Deng and Sai Li and Zi-Jie Chen and Zhongchu Ni and Yanyan Cai
and Jiasheng Mai and Libo Zhang and Pan Zheng and Haifeng Yu and Chang-Ling
Zou and Song Liu and Fei Yan and Yuan Xu and Dapeng Yu
- Abstract要約: 我々は,高品質超伝導マイクロ波キャビティにおいて,最大100個の光子を持つフォック状態を効率よく生成するプログラマブル光子数フィルタを開発した。
ハイゼンベルク限界に近い精度のスケーリングを示し、最大で14.8dBのメソジカルゲインを達成する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.376914882465812
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum metrology has emerged as a promising avenue for surpassing the
limitations of classical mechanics in high-precision measurements. However, the
practical implementation of quantum metrology is hindered by the challenges of
manipulating exotic quantum states in large systems. Here, we propose and
demonstrate a hardware-efficient approach to achieve Heisenberg-limited quantum
metrology using large photon-number Fock states. We have developed a
programmable photon number filter that efficiently generates Fock states with
up to 100 photons in a high-quality superconducting microwave cavity. Using
these highly nontrivial states in displacement and phase measurements, we
demonstrate a precision scaling close to the Heisenberg limit and achieve a
maximum metrological gain of up to 14.8 dB. Our hardware-efficient quantum
metrology can be extended to mechanical and optical systems and provides a
practical solution for high metrological gain in bosonic quantum systems,
promising potential applications in radiometry and the search for new
particles.
- Abstract（参考訳）: 量子メートル法は、高精度測定において古典力学の限界を超える有望な道として登場した。
しかし、量子力学の実践的な実装は、大規模システムにおける外乱量子状態を操作するという課題によって妨げられている。
本稿では,大きな光子数フォック状態を用いたハイゼンベルク制限量子メトロロジーを実現するためのハードウェア効率の高い手法を提案し,実証する。
我々は,高品位超伝導マイクロ波キャビティにおいて,最大100個の光子を持つフォック状態を効率よく生成するプログラマブル光子数フィルタを開発した。
変位および位相測定におけるこれらの非常に非自明な状態を用いて、ハイゼンベルク限界に近い精度のスケーリングを示し、最大で14.8dbのメトロジカルゲインを達成する。
我々のハードウェア効率のよい量子メロジは、機械的および光学的システムに拡張することができ、ボソニック量子系における高いメロジカルゲインのための実用的なソリューションを提供し、ラジオメトリーや新しい粒子の探索に期待できる。
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