論文の概要: Heisenberg-Limited Quantum Lidar for Joint Range and Velocity Estimation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.14546v1
- Date: Fri, 24 Nov 2023 15:29:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-27 14:49:30.421918
- Title: Heisenberg-Limited Quantum Lidar for Joint Range and Velocity Estimation
- Title（参考訳）: ジョイントレンジと速度推定のためのハイゼンベルク限界量子ライダー
- Authors: Maximilian Reichert, Quntao Zhuang, Mikel Sanz
- Abstract要約: パルス変位光の単一ビームを照射することにより、目標の射程と速度を共同で推定する量子ライダープロトコルを提案する。
距離推定と速度推定の両方の平均二乗誤差は2乗の信号光子数に逆比例し,同時にハイゼンベルク限界に達することを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.4604003661048266
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We propose a quantum lidar protocol to jointly estimate the range and
velocity of a target by illuminating it with a single beam of pulsed displaced
squeezed light. In the lossless scenario, we show that the mean-squared errors
of both range and velocity estimations are inversely proportional to the
squared number of signal photons, simultaneously attaining the Heisenberg
limit. This is achieved by engineering the multi-photon squeezed state of the
temporal modes and adopting standard homodyne detection. To assess the
robustness of the quantum protocol, we incorporate photon losses and detuning
of the homodyne receiver. Our findings reveal a quantum advantage over the
best-known classical strategy across a wide range of round-trip
transmissivities. Particularly, the quantum advantage is substantial for
sufficiently small losses, even when compared to the optimal -- potentially
unattainable -- classical performance limit. The quantum advantage also extends
to the practical case where quantum engineering is done on top of the strong
classical coherent state with watts of power. This, together with the
robustness against losses and the feasibility of the measurement with
state-of-the-art technology, make the protocol highly promising for near-term
implementation.
- Abstract（参考訳）: パルス変位光の単一ビームを照射することにより、目標の射程と速度を共同で推定する量子ライダープロトコルを提案する。
損失のないシナリオでは、距離推定と速度推定の両方の平均二乗誤差が信号光子の二乗数に逆比例し、同時にハイゼンベルク限界に達することを示す。
これは、時間モードの多重光子圧縮状態と標準ホモダイン検出の採用によって達成される。
量子プロトコルのロバスト性を評価するため、光子損失とホモダイン受信機のデチューニングを取り入れた。
以上の結果から, 古典的戦略に対する量子的優位性が, 幅広いラウンドトリップトランスミッションで明らかとなった。
特に、量子的な利点は、最適な(潜在的に到達不能な)古典的性能限界と比較しても、十分に小さな損失に相当します。
量子の優位性は、量子工学がワットの電力を持つ強い古典的コヒーレントな状態の上に行われる実例にまで拡張される。
これにより、損失に対するロバスト性や最先端技術による計測の実現可能性とともに、このプロトコルは短期的な実装に非常に有望である。
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