論文の概要: Realisation of versatile and effective quantum metrology using a single bosonic mode
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.14967v1
- Date: Fri, 22 Mar 2024 05:47:47 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-25 18:37:30.381200
- Title: Realisation of versatile and effective quantum metrology using a single bosonic mode
- Title（参考訳）: 単一ボソニックモードを用いた汎用的で効果的な量子メートル法の実現
- Authors: Xiaozhou Pan, Tanjung Krisnanda, Andrea Duina, Kimin Park, Pengtao Song, Clara Yun Fontaine, Adrian Copetudo, Radim Filip, Yvonne Y. Gao,
- Abstract要約: 単一ボソニックモードにおける決定論的パラメータ推定のための多目的オンデマンドプロトコルを提案する。
最大1.76までの低光子数では、ハイゼンベルクスケーリングに近づく量子強調精度を達成する。
入力状態を調整することにより、ハエの利得や感度範囲をさらに高めることができることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum metrology offers superior measurement precision compared to classical counterparts. Traditionally, achieving this enhancement involves employing multi-particle entangled quantum states, necessitating state preparation and detection schemes that are practically challenging. In this article, we present a versatile and on-demand protocol for deterministic parameter estimation that leverages two state-transfer operations on a single bosonic mode. Specifically, we demonstrate this protocol in the context of phase and amplitude estimation using the superposition of coherent states in the bosonic circuit quantum electrodynamics (cQED) platform. With low photon numbers of up to 1.76, we achieve quantum-enhanced precision approaching the Heisenberg scaling, reaching a metrological gain of 7.5(6) dB and 9.3(5) dB respectively for phase and amplitude estimation. We show that the gain or sensitivity range can be further enhanced on the fly by tailoring the input states based on specific system constraints. Our protocol can be adapted to further optimize the desired figures of merit using tailored quantum states or operations, not only for bosonic cQED hardware but also readily extensible to other continuous-variable platforms. The realisation of this versatile and effective scheme affords a promising path towards practical quantum-enhanced sensing.
- Abstract（参考訳）: 量子メートル法は古典的手法に比べて測定精度が優れている。
伝統的に、この拡張を実現するには、事実上困難な状態の準備と検出のスキームを必要とする、多粒子の絡み合った量子状態を採用する必要がある。
本稿では,1つのボソニックモード上での2つの状態転送操作を利用する決定論的パラメータ推定のための,汎用的でオンデマンドなプロトコルを提案する。
具体的には、このプロトコルを、ボゾン回路量子電磁力学(cQED)プラットフォームにおけるコヒーレント状態の重畳を用いた位相および振幅推定の文脈で実証する。
低光子数は最大1.76で、ハイゼンベルクのスケーリングに接近し、位相推定と振幅推定でそれぞれ7.5(6) dBと9.3(5) dBに達する。
本研究では,特定のシステム制約に基づいて入力状態を調整することにより,ハエの利得や感度範囲をさらに高めることができることを示す。
我々のプロトコルは、ボソニックなcQEDハードウェアだけでなく、他の連続可変プラットフォームにも容易に拡張可能な、調整された量子状態や演算を用いて、望ましいメリットの数値をさらに最適化することができる。
この汎用的で効果的なスキームの実現は、実用的な量子強調センシングへの有望な道のりを与える。
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