論文の概要: Achieving Quantum Limits of Exoplanet Detection and Localization
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.17988v2
- Date: Wed, 10 Jul 2024 19:06:10 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-12 22:57:45.283978
- Title: Achieving Quantum Limits of Exoplanet Detection and Localization
- Title（参考訳）: 太陽系外惑星検出と局在の量子限界達成
- Authors: Nico Deshler, Sebastiaan Haffert, Amit Ashok,
- Abstract要約: 本稿では,Quantum Chernoff ExponentとQuantum Fisher Information Matrixによって規定される外惑星検出と局在の量子情報限界について報告する。
我々は、高次モードを減衰させることなく、望遠鏡の基本モードを排他的に排除するシステムは、高い恒星-惑星のコントラストの体制において量子最適であることを示した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.24578723416255752
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Discovering exoplanets in orbit around distant stars via direct imaging is fundamentally impeded by the high dynamic range between the star and the planet. Coronagraphs strive to increase the signal-to-noise ratio of exoplanet signatures by optically rejecting light from the host star while leaving light from the exoplanet mostly unaltered. However it is unclear whether coronagraphs constitute an optimal strategy for attaining fundamental limits relevant exoplanet discovery. In this work, we report the quantum information limits of exoplanet detection and localization specified by the Quantum Chernoff Exponent (QCE) and the Quantum Fisher Information Matrix (QFIM) respectively. In view of these quantum limits, we assess and compare several high-performance coronagraph designs that theoretically achieve total rejection of an on-axis point source. We find that systems which exclusively eliminate the fundamental mode of the telescope, without attenuating higher-order orthogonal modes, are quantum-optimal in the regime of high star-planet contrasts. Importantly, the QFIM is shown to persist well below the diffraction-limit of the telescope, suggesting that quantum-optimal coronagraphs may further expand the domain of accessible exoplanets.
- Abstract（参考訳）: 直接撮像によって遠方の恒星の周囲を公転する太陽系外惑星が発見されることは、恒星と惑星の間の高ダイナミックレンジによって根本的に妨げられている。
コロナグラフは、主星からの光を光学的に拒絶し、外惑星からの光をほとんど変化しないままにすることで、外惑星のシグネチャの信号と雑音の比を増大させようとする。
しかし、コロナグラフが太陽系外惑星発見に関する基本的な限界に達するための最適な戦略であるかどうかは不明である。
本稿では,Quantum Chernoff Exponent (QCE) とQuantum Fisher Information Matrix (QFIM) によって定義された外惑星検出と局在の量子情報限界について報告する。
これらの量子限界の観点から、理論的にオン軸点源の完全な拒絶を実現するための高性能コロナグラフの設計を評価し、比較する。
我々は、高次直交モードを減衰させることなく、望遠鏡の基本モードを排他的に排除するシステムは、高い恒星-惑星のコントラストの体制において量子最適であることを示した。
重要なことに、QFIMは望遠鏡の回折限界よりかなり下にあることが示されており、量子最適コロナグラフはアクセス可能な太陽系外惑星の領域をさらに拡大する可能性があることを示唆している。
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