論文の概要: Multi-parameter quantum metrology with stabilized multi-mode squeezed state

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.10379v1
• Date: Sat, 16 Dec 2023 08:32:09 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-19 16:52:07.162007
• Title: Multi-parameter quantum metrology with stabilized multi-mode squeezed state
• Title（参考訳）: 安定多モード圧縮状態を有する多パラメータ量子メトロジー
• Authors: Yue Li, Xu Cheng, Lingna Wang, Xingyu Zhao, Waner Hou, Yi Li, Kamran Rehan, Mingdong Zhu, Lin Yan, Xi Qin, Xinhua Peng, Haidong Yuan, Yiheng Lin, and Jiangfeng Du
• Abstract要約: 我々は,貯水池工学を応用した振動捕捉イオンにおいて,2モードの圧縮状態を2つの世俗運動モードに沿って生成し,安定化する。 圧縮された軸に沿った2つの同時集団変位を推定し,古典的限界を超える改善を達成した。 我々の発見の実践的意味は、量子センシング、量子イメージング、および様々な分野を含む幅広い応用に及んでいる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.954530422962135
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Squeezing a quantum state along a specific direction has long been recognized as a crucial technique for enhancing the precision of quantum metrology by reducing parameter uncertainty. However, practical quantum metrology often involves the simultaneous estimation of multiple parameters, necessitating the use of high-quality squeezed states along multiple orthogonal axes to surpass the standard quantum limit for all relevant parameters. In addition, a temporally stabilized squeezed state can provide an event-ready probe for parameters, regardless of the initial state, and robust to the timing of the state preparation process once stabilized. In this work, we generate and stabilize a two-mode squeezed state along two secular motional modes in a vibrating trapped ion with reservoir engineering, despite starting from a thermal state of the motion. Leveraging this resource, we demonstrate an estimation of two simultaneous collective displacements along the squeezed axes, achieving improvements surpassing the classical limit by up to 6.9(3) and 7.0(3) decibels (dB), respectively. Our demonstration can be readily scaled to squeezed states with even more modes. The practical implications of our findings span a wide range of applications, including quantum sensing, quantum imaging, and various fields that demand precise measurements of multiple parameters.
• Abstract（参考訳）: 特定の方向に沿って量子状態を求めることは、パラメータの不確かさを減らして量子力学の精度を高める重要な手法として長年認識されてきた。 しかし、実用的な量子メトロロジーはしばしば複数のパラメータを同時に推定し、全ての関連するパラメータの標準量子限界を超えるために複数の直交軸に沿って高品質のスクイーズ状態を使用する必要がある。 さらに、時間的に安定化された絞圧状態は、初期状態にかかわらずパラメータのイベント可読プローブを提供し、一度安定化された状態準備工程のタイミングに頑健である。 本研究では, 2つの周期的運動モードに沿った2モードのスクイーズ状態の生成と安定化を行う。 この資源を利用して, 圧縮軸に沿った2つの同時集団変位を推定し, それぞれ6.9(3)および7.0(3)デシベル(dB)の古典的限界を超える改善を達成した。 デモは、さらに多くのモードで圧縮された状態に簡単にスケールできる。 我々の発見の実践的意味は、量子センシング、量子イメージング、および複数のパラメータの正確な測定を必要とする様々な分野を含む幅広い応用に及んでいる。

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