論文の概要: Quantum Imaging Beyond the Standard-Quantum Limit and Phase Distillation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.12782v2
- Date: Tue, 28 Nov 2023 13:14:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-30 10:13:56.308621
- Title: Quantum Imaging Beyond the Standard-Quantum Limit and Phase Distillation
- Title（参考訳）: 標準量子限界を超えた量子イメージングと相蒸留
- Authors: Simon Schaffrath, Daniel Derr, Markus Gr\"afe, Enno Giese
- Abstract要約: 非線形干渉計を用いた量子センシングは、バイカラーイメージングの可能性を秘めている。
位相シフトアルゴリズムは、ノイズによって引き起こされる有害な効果に対してある程度頑健である。
非線形干渉計の自発性および高利得性について検討した。
- 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: Quantum sensing using non-linear interferometers offers the possibility of
bicolour imaging, using light that never interacted with the object of
interest, and provides a way to achieve phase supersensitivity, i.e. a
Heisenberg-type scaling of the phase uncertainty. Such a scaling behaviour is
extremely susceptible to noise and only arises at specific phases that define
the optimal working point of the device. While phase-shifting algorithms are to
some degree robust against the deleterious effects induced by noise they
extract an image by tuning the interferometer phase over a broad range,
implying an operation beyond the working point. In our theoretical study, we
investigate both the spontaneous and the high-gain regime of operation of a
non-linear interferometer. In fact, in the spontaneous regime using a
distillation technique and operating at the working point leads to a
qualitatively similar behaviour. In the high-gain regime, however, typical
distillation techniques inherently forbid a scaling better than the
standard-quantum limit, as a consequence of the photon statistics of squeezed
vacuum. In contrast, an operation at the working point still may lead to a
sensitivity below shot noise, even in the presence of noise. Therefore, this
procedure opens the perspective of bicolour imaging with a better than
shot-noise phase uncertainty by working in the vicinity of the working point.
Our results transfer quantum imaging distillation in a noisy environment to the
high-gain regime with the ultimate goal of harnessing its full potential by
combining bicolour imaging and phase supersensitivity.
- Abstract（参考訳）: 非線形干渉計を用いた量子センシングは、興味の対象と相互作用しない光を使ったバイカラーイメージングの可能性を提供し、位相超感度、すなわち位相不確実性のハイゼンベルク型スケーリングを実現する方法を提供する。
このようなスケーリング動作はノイズに非常に敏感であり、デバイスの最適作業点を定義する特定のフェーズでのみ発生する。
位相シフトアルゴリズムはノイズによる消去効果に対してある程度頑健であるが、干渉計位相を広い範囲にわたってチューニングすることで画像を抽出する。
本研究では,非線形干渉計の動作の自発性と高利得性の両方について検討する。
実際、蒸留技術を使った自発的な状態において、作業点での運転は質的に類似した行動をもたらす。
しかし、高利得体制においては、典型的な蒸留技術は、スクラップ真空の光子統計の結果、本質的に標準量子限界よりもスケーリングを禁止した。
対照的に、作業点での操作は、ノイズの存在下でもショットノイズ以下の感度をもたらす可能性がある。
したがって, この手法は, 作業点近傍で作業することで, ショットノイズ位相の不確かさよりも優れたバイカラーイメージングの視点を開く。
提案手法は, バイカラー画像と位相超感度を組み合わせることで, 高利得環境に量子画像蒸留を移し, そのポテンシャルを最大限に活用することを目的としている。
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