論文の概要: Multiparameter estimation with two qubit probes in noisy channels
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.13936v1
- Date: Wed, 26 Jul 2023 03:20:48 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-27 13:36:39.143151
- Title: Multiparameter estimation with two qubit probes in noisy channels
- Title（参考訳）: ノイズチャネルにおける2つのキュービットプローブによるマルチパラメータ推定
- Authors: Lorcan. O. Conlon, Ping Koy Lam and Syed. M. Assad
- Abstract要約: この研究は、複数の位相回転を同時に推定する単一および2つのキュービットプローブの性能を比較する。
我々は、この同時推定の量子限界を、集合的および個人的測定を用いて計算する。
十分にノイズのあるチャネルでは、単一キュービットプローブが最大に絡み合った2つのキュービットプローブより優れていることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.618778092044887
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: This work compares the performance of single and two qubit probes for
estimating several phase rotations simultaneously under the action of different
noisy channels. We compute the quantum limits for this simultaneous estimation
using collective and individual measurements by evaluating the Holevo and
Nagaoka-Hayashi Cram\'er-Rao bounds respectively. Several quantum noise
channels are considered, namely the decohering channel, the amplitude damping
channel and the phase damping channel. For each channel we find the optimal
single and two qubit probes. Where possible we demonstrate an explicit
measurement strategy which saturates the appropriate bound and we investigate
how closely the Holevo bound can be approached through collective measurements
on multiple copies of the same probe. We find that under the action of the
considered channels, two qubit probes show enhanced parameter estimation
capabilities over single qubit probes for almost all non-identity channels,
i.e. the achievable precision with a single qubit probe degrades faster with
increasing exposure to the noisy environment than that of the two qubit probe.
However, in sufficiently noisy channels, we show that it is possible for single
qubit probes to outperform maximally entangled two qubit probes. This work
shows that, in order to reach the ultimate precision limits allowed by quantum
mechanics, entanglement is required in both the state preparation and state
measurement stages. It is hoped the tutorial-style nature of this paper will
make it easily accessible.
- Abstract（参考訳）: この研究は、異なるノイズチャネルの作用下で複数の位相回転を同時に推定する単一および2つのキュービットプローブの性能を比較する。
我々は,この同時推定の量子限界を,ホレボと長岡-ハヤシ-ラオ境界をそれぞれ評価して計算する。
いくつかの量子ノイズチャネル、すなわちデコヒーリングチャネル、振幅減衰チャネル、位相減衰チャネルが考慮されている。
各チャネルに対して最適な1と2のキュービットプローブを求める。
可能ならば, 適切な境界を飽和させる明示的な測定戦略を実証し, 同一プローブの複数コピーの集合的測定により, ホレヴォ境界がどの程度近づいたかを考察する。
検討されたチャネルの動作により、2つの量子ビットプローブが1つの量子ビットプローブよりも高いパラメータ推定能力を示し、すなわち1つの量子ビットプローブによる達成可能な精度は、2つの量子ビットプローブよりもノイズ環境への露出が増加すると劣化する。
しかし、十分なノイズのあるチャネルでは、単一量子ビットプローブが最大2つの量子ビットプローブより優れていることを示す。
この研究は、量子力学によって許容される究極の精度限界に達するためには、状態準備と状態測定の段階で絡み合わなければならないことを示している。
本論文のチュートリアル的な性質が容易に利用できることを期待している。
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