論文の概要: Compression of metrological quantum information in the presence of noise
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.08648v1
- Date: Mon, 17 Jul 2023 17:01:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-18 12:08:02.832908
- Title: Compression of metrological quantum information in the presence of noise
- Title（参考訳）: 雑音の存在下でのメロジカル量子情報の圧縮
- Authors: Flavio Salvati, Wilfred Salmon, Crispin H.W. Barnes, David R.M.
Arvidsson-Shukur
- Abstract要約: 量子メートル法では、$hatrho_mathbftheta$ は $hatrho_mathbfthetatextps,otimes m$ に符号化され、プローブ状態の測定によってアクセスされる。
量子力学情報増幅におけるノイズの影響について検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In quantum metrology, information about unknown parameters $\mathbf{\theta} =
(\theta_1,\ldots,\theta_M)$ is accessed by measuring probe states
$\hat{\rho}_{\mathbf{\theta}}$. In experimental settings where copies of
$\hat{\rho}_{\mathbf{\theta}}$ can be produced rapidly (e.g., in optics), the
information-extraction bottleneck can stem from high post-processing costs or
detector saturation. In these regimes, it is desirable to compress the
information encoded in $\hat{\rho}_{\mathbf{\theta}} \, ^{\otimes n}$ into
$m<n$ copies of a postselected state:
${\hat{\rho}_{\mathbf{\theta}}^{\text{ps}}} \,^{\otimes m}$.
Remarkably, recent works have shown that, in the absence of noise,
compression can be lossless, for $m/n$ arbitrarily small. Here, we fully
characterize the family of filters that enable lossless compression. Further,
we study the effect of noise on quantum-metrological information amplification.
Motivated by experiments, we consider a popular family of filters, which we
show is optimal for qubit probes. Further, we show that, for the optimal filter
in this family, compression is still lossless if noise acts after the filter.
However, in the presence of depolarizing noise before filtering, compression is
lossy. In both cases, information-extraction can be implemented significantly
better than simply discarding a constant fraction of the states, even in the
presence of strong noise.
- Abstract（参考訳）: 量子力学において、未知のパラメータ $\mathbf{\theta} = (\theta_1,\ldots,\theta_M)$ に関する情報は、測定プローブ状態 $\hat{\rho}_{\mathbf{\theta}}$ によってアクセスされる。
実験環境では、$\hat{\rho}_{\mathbf{\theta}}$ のコピーを迅速に生成することができる(例えば、光学系において)。
これらのレジームでは、$\hat{\rho}_{\mathbf{\theta}} \, ^{\otimes n}$ で符号化された情報をポスト選択状態の $m<n$ に圧縮することが望ましい: ${\hat{\rho}_{\mathbf{\theta}}^{\text{ps}}} \,^{\otimes m}$。
注目すべきは、最近の研究で、ノイズがなければ圧縮は損失がなく、$m/n$は任意に小さいということである。
ここでは、ロスレス圧縮を可能にするフィルタのファミリを完全に特徴づける。
さらに,ノイズが量子力学情報増幅に与える影響について検討する。
実験に動機づけられ,qubitプローブに最適であることを示すフィルタ群について検討した。
さらに, 本ファミリーの最適フィルタでは, ノイズがフィルタの後に作用した場合, 圧縮はいまだに損失がないことを示す。
しかし, フィルタ前の非分極ノイズの存在下では, 圧縮が損なわれる。
いずれの場合も、強いノイズが存在する場合でも、状態の一定割合を捨てるよりも、情報抽出の方がはるかに優れた実装が可能である。
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