論文の概要: Quantum advantage of time-reversed ancilla-based metrology of absorption
parameters
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.06142v1
- Date: Mon, 9 Oct 2023 20:41:53 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-10-11 21:36:41.341331
- Title: Quantum advantage of time-reversed ancilla-based metrology of absorption
parameters
- Title（参考訳）: 時間反転アンシラによる吸収パラメータの量子的利用
- Authors: Jiaxuan Wang, Ruynet. L. de Matos Filho, Girish S. Agarwal, and Luiz
Davidovich
- Abstract要約: 我々は,吸収や散乱による損失を伴って,試料による光の透過率推定の問題点を考察する。
我々は、量子フィッシャー情報の決定を通じて、アンシラ戦略が単一モード推定における最良の精度をもたらすことを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.5499055723658097
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum estimation of parameters defining open-system dynamics may be
enhanced by using ancillas that are entangled with the probe but are not
submitted to the dynamics. Here we consider the important problem of estimation
of transmission of light by a sample, with losses due to absorption and
scattering. We show, through the determination of the quantum Fisher
information, that the ancilla strategy leads to the best possible precision in
single-mode estimation, the one obtained for a Fock state input, through joint
photon-counting of probe and ancilla, which are modes of a bimodal squeezed
state produced by an optical parametric amplifier. This proposal overcomes the
challenge of producing and detecting high photon-number Fock states, and it is
quite robust against additional noise: we show that it is immune to phase noise
and the precision does not change if the incoming state gets disentangled.
Furthermore, the quantum gain is still present under moderate photon losses of
the input beams. We also discuss an alternative to joint photon counting, which
is readily implementable with present technology, and approaches the quantum
Fisher information result for weak absorption, even with moderate photons
losses of the input beams before the sample is probed: a time-reversal
procedure, placing the sample between two optical parametric amplifiers, with
the second undoing the squeezing produced by the first one. The precision of
estimation of the loss parameter is obtained from the average outgoing total
photon number and its variance. In both procedures, the state of the probe and
the detection procedure are independent of the value of the parameter.
- Abstract（参考訳）: オープンシステムダイナミクスを定義するパラメータの量子推定は、プローブと絡み合っているがダイナミクスに渡されないアンシラを用いて強化される。
ここでは,試料による光の透過率の推定において,吸収と散乱による損失を伴う重要な問題を考える。
量子フィッシャー情報の判定により,光パラメトリック増幅器が生成する2モーダル圧縮状態のモードであるプローブとアンシラの結合光子計数により,フォック状態入力に対して得られるアンシラ戦略が,単一モード推定において最善の精度をもたらすことを示す。
この提案は、高い光子数フォック状態の生成と検出の課題を克服し、追加ノイズに対して非常に頑健である:我々は、位相雑音に免疫があり、入射状態が絡み合わなければ精度は変化しないことを示す。
さらに、入力ビームの適度な光子損失の下でも量子ゲインが存在する。
我々はまた、現在の技術で容易に実装可能なジョイント光子計数の代替についても論じ、サンプルを2つの光パラメトリック増幅器の間に配置する時間反転手順と、第1に生成したスクイーズを解き放つ第2の方法により、サンプルがプローブされる前の入力ビームの適度な光子損失であっても、弱い吸収のために量子フィッシャー情報結果にアプローチする。
損失パラメータの推定精度は、平均出力全光子数とその分散から得られる。
どちらの手順でも、プローブの状態と検出手順はパラメータの値とは独立である。
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