論文の概要: Quantum metrology in a lossless Mach-Zehnder interferometer using entangled photon inputs

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.02049v1
• Date: Tue, 3 Oct 2023 13:43:02 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-04 14:09:39.685577
• Title: Quantum metrology in a lossless Mach-Zehnder interferometer using entangled photon inputs
• Title（参考訳）: 絡み合った光子入力を用いたロスレスマッハ・ゼーダー干渉計の量子計測
• Authors: Shreyas Sadugol and Lev Kaplan
• Abstract要約: 光子計を用いたノイズレスマッハ・ツェンダー干渉計の位相不確かさを推定する。 まず,1つの測定値に対して最も低い位相不確実性をもたらす推定・測定戦略を考案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Using multi-photon entangled input states, we estimate the phase uncertainty in a noiseless Mach-Zehnder interferometer (MZI) using photon-counting detection. We assume a flat prior uncertainty and use Bayesian inference to construct a posterior uncertainty. By minimizing the posterior variance to get the optimal input states, we first devise an estimation and measurement strategy that yields the lowest phase uncertainty for a single measurement. N00N and Gaussian states are determined to be optimal in certain regimes. We then generalize to a sequence of repeated measurements, using non-adaptive and fully adaptive measurements. N00N and Gaussian input states are close to optimal in these cases as well, and optimal analytical formulae are developed. Using these formulae as inputs, a general scaling formula is obtained, which shows how many shots it would take on average to reduce phase uncertainty to a target level. Finally, these theoretical results are compared with a Monte Carlo simulation using frequentist inference. In both methods of inference, the local non-adaptive method is shown to be the most effective practical method to reduce phase uncertainty.
• Abstract（参考訳）: マルチ光子絡み込み入力状態を用いて、光子計数検出を用いた無ノイズマッハ・ツェンダー干渉計(mzi)の位相不確かさを推定する。 平坦な事前不確実性を仮定し、ベイズ推定を用いて後続の不確実性を構築する。 最適な入力状態を得るために後方分散を最小化することにより、まず1つの測定で最低位相の不確かさをもたらす推定および測定戦略を考案する。 N00Nとガウス状態は特定の状態において最適であると決定される。 そして、非適応的かつ完全な適応的測定を用いて、繰り返し測定の列に一般化する。 n00nとガウスの入力状態はこれらの場合でも最適に近いため、最適解析式が開発されている。 これらの式を入力として使用すると、一般的なスケーリング式が得られ、目標レベルまで位相不確実性を減らすのに平均でどれだけのショットがかかるかを示す。 最後に、これらの理論結果は、頻繁な推論を用いたモンテカルロシミュレーションと比較される。 いずれの手法においても, 局所的非適応法が位相不確実性を低減するための最も効果的な方法であることが示されている。

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