論文の概要: Fundamental limitations of time measurement precision in Hong-Ou-Mandel interferometry

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.10633v1
• Date: Tue, 19 Sep 2023 14:15:22 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-20 14:13:17.943946
• Title: Fundamental limitations of time measurement precision in Hong-Ou-Mandel interferometry
• Title（参考訳）: ホン・ウー・マンデル干渉法における時間測定精度の基礎的限界
• Authors: Othmane Meskine, Eloi Descamps, Arne Keller, Aristide Lema\^itre, Florent Baboux, Sara Ducci and P\'erola Milman
• Abstract要約: 量子力学において、プローブとしての量子状態を用いたパラメータ推定において達成される精度は、測定戦略によって決定される。 可視性のある精度のスケーリングは、プローブとして使用される状態が占有する時間周波数位相空間の有効面積に依存することが示され、最適なスケーリングが存在することが分かる。
• 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 mechanics, the precision achieved in parameter estimation using a quantum state as a probe is determined by the measurement strategy employed. The ultimate quantum limit of precision is bounded by a value set by the state and its dynamics. Theoretical results have revealed that in interference measurements with two possible outcomes, this limit can be reached under ideal conditions of perfect visibility and zero losses. However, in practice, this cannot be achieved, so precision {\it never} reaches the quantum limit. But how do experimental setups approach precision limits under realistic circumstances? In this work we provide a general model for precision limits in two-photon Hong-Ou-Mandel interferometry for non-perfect visibility. We show that the scaling of precision with visibility depends on the effective area in time-frequency phase space occupied by the state used as a probe, and we find that an optimal scaling exists. We demonstrate our results experimentally for different states in a set-up where the visibility can be controlled and reaches up to $99.5\%$. In the optimal scenario, a ratio of $0.97$ is observed between the experimental precision and the quantum limit, establishing a new benchmark in the field.
• Abstract（参考訳）: 量子力学では、プローブとして量子状態を用いたパラメータ推定で得られる精度は、測定戦略によって決定される。 精度の究極の量子極限は、状態とそのダイナミクスによって設定された値によって制限される。 理論的には、2つの可能な結果を持つ干渉測定では、この限界は完全な可視性と損失ゼロの理想的な条件下で到達できる。 しかし、実際にはこれは達成できないので、精度が量子限界に達することはない。 しかし、実験装置は現実的な状況下でどのように精度の限界にアプローチするのか? 本研究は,非完全視認性のための2光子Hong-Ou-Mandel干渉計における精度限界の一般モデルを提供する。 可視性のある精度のスケーリングは、プローブとして使用される状態が占有する時間周波数位相空間の有効領域に依存することを示し、最適なスケーリングが存在することを見出した。 可視性が制御可能で、最大$99.5\%$という設定で、異なる状態に対して実験的に結果を示す。 最適シナリオでは、実験精度と量子限界の間に0.97$の比率が観測され、フィールドに新しいベンチマークが確立される。

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