論文の概要: Microwave Gaussian quantum sensing with a CNOT gate receiver

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.01014v2
• Date: Tue, 4 Jul 2023 09:45:47 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-07-06 10:48:42.019089
• Title: Microwave Gaussian quantum sensing with a CNOT gate receiver
• Title（参考訳）: CNOTゲート受信機を用いたマイクロ波ガウス量子センシング
• Authors: Hany Khalifa, Kirill Petrovnin, Riku J\"antti, Gheorghe Sorin Paraoanu
• Abstract要約: 連続可変(CV)絡み合った放射モード間の量子照明(QI)相関を利用して、熱雑音に埋め込まれたターゲットの存在を検出する。 本稿では,CV制御ノットゲート(CNOT)を用いた新たなQI受信機を提案する。 本研究の主な焦点は、マイクロ波量子センシングアプリケーションであるが、提案するデバイスは光学領域でも構築可能である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1470070927586016
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In quantum illumination (QI) the non-classical correlations between continuous variable (CV) entangled modes of radiation are exploited to detect the presence of a target embedded in thermal noise. The extreme environment where QI outperforms its optimal classical counterpart suggests that applications in the microwave domain would benefit the most from this new sensing paradigm. However all the proposed QI receivers rely on ideal photon counters or detectors, which are not currently feasible in the microwave domain. Here we propose a new QI receiver that utilizes a CV controlled not gate (CNOT) in order to perform a joint measurement on a target return and its retained twin. Unlike other QI receivers, the entire detection process is carried out by homodyne measurements and square-law detectors. The receiver exploits two squeezed ancillary modes as a part of the gate's operation. These extra resources are prepared offline and their overall gain is controlled passively by a single beamsplitter parameter. We compare our model to other QI receivers and demonstrate its operation regime where it outperforms others and achieves optimal performance. Although the main focus of this study is microwave quantum sensing applications, our proposed device can be built as well in the optical domain, thus rendering it as a new addition to the quantum sensing toolbox in a wider sense.
• Abstract（参考訳）: 量子照明(QI)では、連続変数(CV)絡み合った放射モード間の非古典的相関を利用して、熱雑音に埋め込まれたターゲットの存在を検出する。 QIが最適古典的性能を上回る極端な環境は、マイクロ波領域の応用がこの新しいセンシングパラダイムの恩恵を受けることを示唆している。 しかし、提案されたQI受信機は全て、マイクロ波領域では実現不可能な理想的な光子カウンタや検出器に依存している。 そこで本研究では,cv制御notゲート(cnot)を用いた新しいqi受信機を提案する。 他のQI受信機とは異なり、検出プロセス全体はホモダイン測定と2乗法検出器によって実行される。 受信機はゲートの操作の一部として2つの圧縮補助モードを利用する。 これらの余分なリソースはオフラインで準備され、全体的な利得は単一のビームスプリッターパラメータによってパッシブに制御される。 我々は,本モデルと他のQI受信機を比較し,その動作状態が他よりも優れ,性能が最適であることを示す。 この研究の主な焦点はマイクロ波量子センシングアプリケーションであるが、提案したデバイスは光学領域でも構築可能であるため、より広義の量子センシングツールボックスに新たに追加されることになる。

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