論文の概要: Theory of coherent interaction-free detection of pulses

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.05214v1
• Date: Tue, 11 Jul 2023 12:35:49 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-07-12 15:05:41.924352
• Title: Theory of coherent interaction-free detection of pulses
• Title（参考訳）: パルスのコヒーレント相互作用フリー検出の理論
• Authors: John J. McCord, Shruti Dogra, and Gheorghe Sorin Paraoanu
• Abstract要約: 量子物理学では、いわゆる相互作用のない測定によって、光子吸収がなくても物体を検出できる。 本稿では、検出対象がパルス結合された第2遷移である3レベルシステムを用いて、このプロトコルを定式化する。 我々は、物体と検出器との間のコヒーレント相互作用が射影作用素を置き換えるコヒーレントプロトコルの詳細な解析および数値解析を行う。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum physics allows an object to be detected even in the absence of photon absorption, by the use of so-called interaction-free measurements. We provide a formulation of this protocol using a three-level system, where the object to be detected is a pulse coupled resonantly into the second transition. In the original formulation of interaction-free measurements, the absorption is associated with a projection operator onto the third state. We perform an in-depth analytical and numerical analysis of the coherent protocol, where coherent interaction between the object and the detector replaces the projective operators, resulting in higher detection efficiencies. We provide approximate asymptotic analytical results to support this finding. We find that our protocol reaches the Heisenberg limit when evaluating the Fisher information at small strengths of the pulses we aim to detect -- in contrast to the projective protocol that can only reach the standard quantum limit. We also demonstrate that the coherent protocol remains remarkably robust under errors such as pulse rotation phases and strengths, the effect of relaxation rates and detunings, as well as different thermalized initial states.
• Abstract（参考訳）: 量子物理学では、いわゆる相互作用のない測定によって、光子吸収がなくても物体を検出できる。 本稿では、検出対象がパルス結合された第2遷移である3レベルシステムを用いて、このプロトコルを定式化する。 相互作用のない測定の最初の定式化では、吸収は3番目の状態への射影演算子に関連付けられる。 我々は、オブジェクトと検出器間のコヒーレント相互作用が射影演算子を置き換えるコヒーレントプロトコルの深い解析および数値解析を行い、より高い検出効率を実現する。 我々はこの発見を支持するために近似漸近分析結果を提供する。 標準量子限界にしか到達できない射影プロトコルとは対照的に、我々のプロトコルは、検出しようとするパルスの小さな強度でフィッシャー情報を評価する際にハイゼンベルク限界に達することが分かっています。 また, このコヒーレントプロトコルは, パルス回転位相や強度, 緩和速度やデチューニングの影響, 熱的初期状態の違いといった誤差下でも極めて頑健であることを示した。

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