論文の概要: Noisy atomic magnetometry with Kalman filtering and measurement-based feedback
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.14764v1
- Date: Thu, 21 Mar 2024 18:11:09 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-25 19:26:17.406120
- Title: Noisy atomic magnetometry with Kalman filtering and measurement-based feedback
- Title（参考訳）: カルマンフィルタと測定に基づくフィードバックによるノイズ原子磁気計測
- Authors: Julia Amoros-Binefa, Jan Kolodynski,
- Abstract要約: 本稿では,測定,推定,制御戦略を統合する総合的なアプローチを提案する。
これは原子アンサンブルの連続的な光伝搬に基づく量子的非劣化測定を実装することを含む。
提案したフィードバックにより、測定データが破棄された場合でも原子は絡み合いを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Tracking a magnetic field in real-time with an atomic magnetometer presents significant challenges, primarily due to sensor non-linearity, the presence of noise, and the need for one-shot estimation. To address these challenges, we propose a comprehensive approach that integrates measurement, estimation and control strategies. Specifically, this involves implementing a quantum non-demolition measurement based on continuous light-probing of the atomic ensemble. The resulting photocurrent is then directed into an Extended Kalman Filter to produce instantaneous estimates of the system's dynamical parameters. These estimates, in turn, are utilised by a Linear Quadratic Regulator, whose output is applied back to the system through a feedback loop. This procedure automatically steers the atomic ensemble into a spin-squeezed state, yielding a quantum enhancement in precision. Furthermore, thanks to the feedback proposed, the atoms exhibit entanglement even when the measurement data is discarded. To prove that our approach constitutes the optimal strategy in realistic scenarios, we derive ultimate bounds on the estimation error applicable in the presence of both local and collective decoherence, and show that these are indeed attained. Additionally, we demonstrate for large ensembles that the EKF not only reliably predicts its own estimation error in real time, but also accurately estimates spin-squeezing at short timescales.
- Abstract（参考訳）: 原子磁気センサでリアルタイムに磁場を追跡することは、主にセンサの非線形性、ノイズの存在、単発推定の必要性など、重大な課題を示す。
これらの課題に対処するために、計測、推定、制御戦略を統合する包括的なアプローチを提案する。
具体的には、原子アンサンブルの連続的な光伝搬に基づく量子非破壊測定を実装することを含む。
得られた光電流は拡張カルマンフィルタに向けられ、システムの動的パラメータを瞬時に推定する。
これらの推定値は、フィードバックループを通じて出力をシステムに戻す線形擬似レギュレータによって利用される。
この手順は自動的に原子アンサンブルをスピンスクイーズ状態にし、精度の量子増強をもたらす。
さらに、提案したフィードバックにより、測定データが破棄された場合でも、原子は絡み合いを示す。
本手法が現実シナリオにおける最適戦略を構成することを証明するため,局所的および集団的デコヒーレンスの存在下で適用可能な推定誤差の究極的境界を導出し,これらが実際に達成されていることを示す。
さらに、大規模なアンサンブルに対して、EKFはリアルタイムに自己推定誤差を確実に予測するだけでなく、短時間でスピンスクイーズを正確に推定することを示した。
関連論文リスト
- Physics-informed tracking of qubit fluctuations [22.798654837751112]
物理インフォームドおよび適応ベイズ推定戦略を実装し,それを半導体スピン量子ビットにリアルタイムで適用する。
この戦略は、Fokker-Planck方程式に従って量子コントローラ内の確率分布を伝搬する。
この戦略は、適切な更新方程式を調整して、異なるノイズ源を捕捉することで、他のキュービットプラットフォームに適用することができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-04-14T10:41:48Z) - State Estimation and Control for Stochastic Quantum Dynamics with Homodyne Measurement: Stabilizing Qubits under Uncertainty [1.4811951486536687]
本稿では, ホモダイン測定を用いたリアプノフに基づく制御手法を提案する。
従来の量子フィルタリングと拡張カルマンフィルタの修正版について検討した。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-03-09T22:29:00Z) - One-Shot Initial Orbit Determination in Low-Earth Orbit [0.49157446832511503]
初期軌道決定のための最先端の方法論はカルマン型フィルタである。
我々は、初期軌道決定の問題を重み付き最小の正方形として定式化する。
我々は,推定器が3乗法よりも精度の高い状態推定を実現できることを数値的に示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-12-20T11:49:38Z) - Score Matching-based Pseudolikelihood Estimation of Neural Marked
Spatio-Temporal Point Process with Uncertainty Quantification [59.81904428056924]
我々は、不確実な定量化を伴うmarkPsを学習するためのスコアMAtching推定器であるSMASHを紹介する。
具体的には,スコアマッチングによるマークPsの擬似的類似度を推定することにより,正規化自由度を推定する。
提案手法の優れた性能は、事象予測と不確実性定量化の両方において広範な実験によって実証される。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-10-25T02:37:51Z) - Evolution of many-body systems under ancilla quantum measurements [58.720142291102135]
本研究では,多体格子系をアシラリー自由度に結合させることにより量子測度を実装するという概念について検討する。
従来より抽象的なモデルで見られたように, アンタングリング・エンタングリング測定によって引き起こされる遷移の証拠を見いだす。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-03-13T13:06:40Z) - Probing finite-temperature observables in quantum simulators of spin
systems with short-time dynamics [62.997667081978825]
ジャジンスキー等式から動機付けられたアルゴリズムを用いて, 有限温度可観測体がどのように得られるかを示す。
長範囲の逆場イジングモデルにおける有限温度相転移は、捕捉されたイオン量子シミュレータで特徴づけられることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-06-03T18:00:02Z) - Continuous Gaussian Measurements of the Free Boson CFT: A model for
Exactly Solvable and Detectable Measurement-Induced Dynamics [0.0]
本稿では, ボソニックな測定方法である, 正確な解析解を持つ, 測定誘起多体進化のシナリオを紹介する。
我々は、量子臨界性の基本モデル、自由ボソン共形場理論を考察し、測定による臨界性の変化について検討する。
各シナリオに対して、波動関数の純度を低減し、マルコフのデコヒーレンスに相当する不完全測定の影響について論じる。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-09T18:00:04Z) - Noisy atomic magnetometry in real time [0.0]
連続監視された原子スピンアンサンブルは、原理的には外部磁場のリアルタイムセンシングを可能にする。
必然的不完全性を考慮に入れた場合には,カルマンフィルタ法に基づく結論がどう変化するかを検討する。
無限小のノイズでさえ、エラーを任意に減少させることができないことを証明している。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-03-22T17:28:40Z) - Leveraging Global Parameters for Flow-based Neural Posterior Estimation [90.21090932619695]
実験観測に基づくモデルのパラメータを推定することは、科学的方法の中心である。
特に困難な設定は、モデルが強く不確定であるとき、すなわち、パラメータの異なるセットが同一の観測をもたらすときである。
本稿では,グローバルパラメータを共有する観測の補助的セットによって伝達される付加情報を利用して,その不確定性を破る手法を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-02-12T12:23:13Z) - Assessment of weak-coupling approximations on a driven two-level system
under dissipation [58.720142291102135]
我々は, 減散を伴うリウヴィル・ヴォン方程式(Liouville-von equation)と呼ばれる数値的正確かつ非摂動的手法を用いて, 駆動量子ビットについて検討した。
我々は、駆動された量子ビットの定常状態を予測する上で、リンドブラッド方程式の妥当性の規則をマップするために実験で用いられる計量を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-11-11T22:45:57Z) - Stochastically forced ensemble dynamic mode decomposition for
forecasting and analysis of near-periodic systems [65.44033635330604]
本稿では,観測力学を強制線形系としてモデル化した新しい負荷予測手法を提案する。
固有線型力学の利用は、解釈可能性やパーシモニーの観点から、多くの望ましい性質を提供することを示す。
電力グリッドからの負荷データを用いたテストケースの結果が提示される。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-10-08T20:25:52Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。