論文の概要: Optimal Local Measurements in Many-body Quantum Metrology

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.00285v1
• Date: Sat, 30 Sep 2023 07:34:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2023-10-05 05:19:23.915694
• Title: Optimal Local Measurements in Many-body Quantum Metrology
• Title（参考訳）: 多体量子メソロジーにおける最適局所測定
• Authors: Jia-Xuan Liu, Jing Yang, Hai-Long Shi, and Sixia Yu
• Abstract要約: そこで本研究では,最適局所測定の基盤構造を解明するための「定性行列分割」手法を提案する。 すべての2量子純状態に対して正確な飽和は可能であるが、一般には多量子純状態に対して制限的である。 適応的コヒーレント制御によりqCRBを近似的に均一に飽和させることができることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.245777276920855
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum measurements are key to quantum metrology. Constrained by experimental capabilities, collective measurements on a large number of copies of metrological probes can pose significant challenges. Therefore, the locality in quantum measurements must be considered. In this work, we propose a method dubbed as the "iterative matrix partition" approach to elucidate the underlying structures of optimal local measurements, with and without classical communications, that saturate the quantum Cram\'er-Rao Bound (qCRB). Furthermore, we find that while exact saturation is possible for all two-qubit pure states, it is generically restrictive for multi-qubit pure states. However, we demonstrate that the qCRB can be universally saturated in an approximate manner through adaptive coherent controls, as long as the initial state is separable and the Hamiltonian allows for interaction. Our results bridge the gap between theoretical proposals and experiments in many-body metrology and can find immediate applications in noisy intermediate-scale quantum devices.
• Abstract（参考訳）: 量子計測は量子力学の鍵となる。 実験能力に制約され、多数の気象プローブのコピーの集合的な測定は重大な課題を引き起こす。 したがって、量子測定における局所性を考慮する必要がある。 本研究では,量子クレーア・ラオ結合(qcrb)を飽和させる古典的通信を伴わずに最適な局所的測定の基盤構造を明らかにするための「イテレーティブ行列分割」手法を提案する。 さらに、全ての2キュービット純状態に対して正確な飽和が可能であるが、多キュービット純状態に対しては汎用的に制限される。 しかし、初期状態が分離可能でハミルトニアンが相互作用を許す限り、適応的コヒーレント制御によりqCRBを近似的に普遍的に飽和させることができることを示す。 この結果は,多体メロロジーにおける理論的提案と実験のギャップを埋めるものであり,ノイズの多い中間スケール量子デバイスですぐに応用できる。

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