論文の概要: Quantum Metrology of Absorption and Gain Parameters using Two-Mode Bright Squeezed Light
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.00871v1
- Date: Mon, 1 Apr 2024 02:48:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-03 23:36:01.009039
- Title: Quantum Metrology of Absorption and Gain Parameters using Two-Mode Bright Squeezed Light
- Title（参考訳）: 2モードブライトスクイーズ光を用いた吸収・利得パラメータの量子メトロロジー
- Authors: Mrunal Kamble, Jiaxuan Wang, Girish S. Agarwal,
- Abstract要約: 量子プローブ、特に圧縮された状態は、非常に成功した。
弱吸収媒体の光子損失係数の推定感度の向上に焦点をあてる。
本稿では, 平衡光検出と時間反転メトロジーの2つの手法を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.7855886538423182
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Absorption and gain processes are fundamental to any light-matter interaction and a precise measurement of these parameters is important for various scientific and technological applications. Quantum probes, specifically the squeezed states have proved very successful, particularly in the applications that deal with phase shift and force measurements. In this paper, we focus on improving the sensitivity of the estimation of the photon loss coefficient of a weakly absorbing medium as well as the estimation of the gain parameter using a two-mode bright squeezed state. The generation of this state combines the advantage of a coherent beam for its large photon number with the quantum properties of the two-mode squeezing operation in an optical parametric amplifier. We present two measurement schemes: balanced photodetection and time-reversed metrology, both utilizing two-mode bright squeezed light. The maximum quantum advantage we can achieve using two-mode bright squeezed light is 3.7 times for the absorption parameter $\alpha = 0.05$ and 8.4 times for $\alpha = 0.01$ as compared to using only the coherent state. Similarly, the maximum quantum advantage for the estimation of optical gain is found around 2.81 times for the gain coefficient $G=1.05$ and around 6.28 times for $G=1.01$. We discuss the significance of using one measurement scheme over the other under different squeezing conditions. We compare our results with the Cram\'er-Rao bound for a two-mode bright squeezed state to assess the quality of the proposed methodologies.
- Abstract（参考訳）: 吸収と利得のプロセスは光-物質相互作用の基本であり、これらのパラメータの精密な測定は様々な科学的・技術的応用において重要である。
量子プローブ、特に圧縮された状態は、特に位相シフトや力の測定を扱う用途で非常に成功した。
本稿では,弱吸収媒体の光子損失係数の推定の感度向上と,2モードの明るい励起状態を用いた利得パラメータの推定に焦点をあてる。
この状態の生成は、その大きな光子数に対するコヒーレントビームの利点と、光学パラメトリック増幅器における2モードのスクイーズ動作の量子的性質を組み合わせている。
両モードとも2モードの鮮やかなシャープ光を利用して、平衡光検出と時間反転のメロロジーの2つの測定手法を提案する。
2モードの明るい励起光で得られる最大の量子優位性は、吸収パラメータ$\alpha = 0.05$に対して3.7倍、$\alpha = 0.01$に対して8.4倍である。
同様に、光学利得推定の最大量子優位性は利得係数$G=1.05$の約2.81倍、利得係数$G=1.01$の約6.28倍である。
我々は,異なる条件下で,一方の計測方式を他方に対して用いることの重要性について論じる。
我々は,提案手法の質を評価するために,2モードの鮮やかな圧縮状態に対するCram\'er-Rao境界との比較を行った。
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