論文の概要: Optimal Local Measurements in Single-Parameter Quantum Metrology

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.00285v2
• Date: Thu, 20 Feb 2025 19:11:43 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-24 19:41:40.087163
• Title: Optimal Local Measurements in Single-Parameter Quantum Metrology
• Title（参考訳）: 単一パラメータ量子メトロメトリーにおける最適局所測定
• Authors: Jia-Xuan Liu, Jing Yang, Hai-Long Shi, Sixia Yu,
• Abstract要約: 局所測定(LM)によるQCRB(Quantum Cram'er-Rao Bound)の実現可能性について検討する。 純粋量子ビットに対しては、パラメータ推定モデルがLMを介してQCRBを達成できるかどうかを判断するために必要な2つの方法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.245777276920855
• License:
• Abstract: Quantum measurement plays a crucial role in quantum metrology. Due to the limitations of experimental capabilities, collectively measuring multiple copies of probing systems can present significant challenges. Therefore, the concept of locality in quantum measurements must be considered. In this work, we investigate the possibility of achieving the Quantum Cram\'er-Rao Bound (QCRB) through local measurements (LM). We first demonstrate that if there exists a LM to saturate the QCRB for qubit systems, then we can construct another rank-1 local projective measurement to saturate the QCRB. In this sense, rank-1 local projective measurements are sufficient to analyze the problem of saturating the QCRB. For pure qubits, we propose two necessary and sufficient methods to determine whether and how a given parameter estimation model can achieve QCRB through LM. The first method, dubbed iterative matrix partition method (IMP) and based on unitary transformations that render the diagonal entries of a tracless matrix vanish, elucidates the underlying mathematical structure of LM as well as the local measurements with classical communications (LMCC), generalizing the result by [Zhou et al Quantum Sci. Technol. 5, 025005 (2020)], which only holds for the later case. We clarify that the saturation of QCRB through LM for the GHZ-encoded states is actually due to the self-similar structure in this approach. The second method, dubbed hierarchy of orthogonality conditions (HOC) and based on the parametrization of rank-1 measurements for qubit systems, allows us to construct several examples of saturating QCRB, including the three-qubit W states and $N$-qubit W states ($N \geq 3$). Our findings offer insights into achieving optimal performance in quantum metrology when measurement resources are limited.
• Abstract（参考訳）: 量子計測は量子力学において重要な役割を担っている。 実験能力の限界のため、複数の検定システムのコピーを総合的に測定することは重大な課題となる。 したがって、量子測度における局所性の概念を考える必要がある。 本研究では,局所測定(LM)によるQCRB(Quantum Cram\'er-Rao Bound)の実現の可能性を検討する。 まず、量子ビット系に対してQCRBを飽和させるLMが存在する場合、QCRBを飽和させるために別のランク1局所射影測定を構築することができることを示す。 この意味で、ランク1の局所射影測定はQCRBを飽和させる問題を分析するのに十分である。 純粋量子ビットに対しては、パラメータ推定モデルがLMを介してQCRBを達成できるかどうかを判断するために必要な2つの方法を提案する。 第1の方法は反復行列分割法 (IMP) と呼ばれ、トラキアレス行列の対角成分を表わすユニタリ変換に基づいて、LMの基本的な数学的構造を解明し、古典的通信を用いた局所的な測定(LMCC)を行い、後述のケースにのみ適用できる [Zhou et al Quantum Sci. Technol. 5, 025005 (2020)] による結果を一般化する。 我々は、GHZ符号化状態に対するLMによるQCRBの飽和は、実際にこのアプローチにおける自己相似構造に起因することを明らかにした。 第2の方法は直交条件階層(HOC)と呼ばれ、キュービット系におけるランク-1測定のパラメトリゼーションに基づいて、3量子W状態や$N$-キュービットW状態(N \geq 3$)を含む飽和QCRBのいくつかの例を構築することができる。 本研究は,測定資源が限られている場合の量子力学における最適性能に関する知見を提供する。

関連論文リスト

• Enhancing Quantum Metrology by Quantum Resonance Dynamics [0.6963971634605796]
  量子論における量子効果は、いわゆる標準量子限界からハイゼンベルク限界までの測定精度を高めることができる。 本稿では,多くの既知の障害を回避し,なおも時間の有効利用が可能なプロトコルを提案する。 提案プロトコルは、利用可能な実験プラットフォーム上でテストすることができる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-02-03T15:53:19Z)
• Optimal quantum state tomography with local informationally complete measurements [25.33379738135298]
  一般MPS/MPDO状態が有界誤差で復元できるかどうかを,キュービット数で数個の状態コピーだけを用いて検討する。 我々は、典型的な短距離絡み合う状態、ランダムMPS/MPDO状態、一次元ハミルトニアンの熱状態を含む、様々な一般的な多体量子状態に対する正の答えを提供する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-08-13T17:58:02Z)
• Classification of joint quantum measurements based on entanglement cost of localization [42.72938925647165]
  本稿では,絡み合いコストに基づく関節計測の体系的分類を提案する。 数値的に高次元を探索し、高次元と多部構成への一般化を構築する方法について述べる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-08-01T18:00:01Z)
• Universal quantum frequency comb measurements by spectral mode-matching [39.58317527488534]
  本稿では,マルチモード量子光学光源の任意の1ショット計測を行うための最初の一般手法を提案する。 このアプローチでは、メモリ効果を伴う干渉計と解釈できるスペクトルモードマッチングを用いる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-05-28T15:17:21Z)
• Realization of versatile and effective quantum metrology using a single bosonic mode [0.0]
  決定論的パラメータ推定のための多目的かつオンデマンドなプロトコルを提案する。 低平均光子数は1.76までしかなく、ハイゼンベルクスケーリングに近づく量子強調精度を達成する。 入力状態を調整することにより、ハエの利得や感度範囲をさらに高めることができることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-03-22T05:47:47Z)
• Quantum State Tomography for Matrix Product Density Operators [28.799576051288888]
  実験的測定から量子状態の再構成は、量子デバイスの検証とベンチマークに不可欠である。 ノイズや中間スケールの量子コンピュータによって生成される状態のような多くの物理量子状態は通常、構造化される。 圧縮センシングのツールと経験過程の理論を用いて,MPOの安定回復の理論的保証を確立する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-06-15T18:23:55Z)
• Anticipative measurements in hybrid quantum-classical computation [68.8204255655161]
  量子計算を古典的な結果によって補う手法を提案する。 予測の利点を生かして、新しいタイプの量子測度がもたらされる。 予測量子測定では、古典計算と量子計算の結果の組み合わせは最後にのみ起こる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-09-12T15:47:44Z)
• Approaching optimal entangling collective measurements on quantum computing platforms [0.3665899982351484]
  理論的に最適である2つの非可換量子ビット回転を同時に推定するための1つのコピーと2つのコピーの集合的測定結果を示す。 これにより、量子強調センシングを実装することができ、そこでは、メトロジカルゲインが高レベルのデコヒーレンスに持続する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-05-30T18:07:27Z)
• Entanglement and Quantum Correlation Measures from a Minimum Distance Principle [0.0]
  絡み合いと量子相関は、量子情報科学に基づく量子技術の実装のための重要な資源である。 純粋あるいは混合多粒子状態の量子相関の度合いを定量化できる明示的な測度を導出する。 我々の絡み合い尺度は、分離可能な状態の集合でのみ消滅するという意味では、テキストに忠実であることを証明する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-05-14T22:18:48Z)
• Entanglement catalysis for quantum states and noisy channels [41.94295877935867]
  量子通信における絡み合いの性質とその役割について検討する。 バイパルタイト純状態間の変換については、普遍触媒の存在を証明している。 さらに、ノイズの多い量子チャネルを介して確立できる一重項の数を推定する方法も開発している。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-02-10T18:36:25Z)
• Transmission Estimation at the Fundamental Quantum Cram\'er-Rao Bound with Macroscopic Quantum Light [0.0]
  必要な精度で測定を行うことが可能であることを示す。 伝送レベルの最大84%に対して、伝送推定のばらつきにおいて、最適な古典的プロトコルよりも62%削減されていることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-01-21T21:50:24Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。