論文の概要: Qubit-assisted quantum metrology

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.12649v1
• Date: Fri, 19 Apr 2024 06:25:13 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-04-22 16:05:28.716870
• Title: Qubit-assisted quantum metrology
• Title（参考訳）: Qubit-assisted quantum merology
• Authors: Peng Chen, Jun Jing,
• Abstract要約: 本稿では,プローブ系と補助量子ビットの2段階のジョイント進化に基づく量子メトロジープロトコルを提案する。 QFI は古典的状態においてプローブシステムが準備されている場合でも、量子数 $N$ に対して Heisenberg スケーリング $N2$ に近づくことができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.4927008953071725
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We propose a quantum metrology protocol based on a two-step joint evolution of the probe system and an ancillary qubit and a single-shot projective measurement. With an optimized initialization of the ancillary qubit, the quantum Fisher information (QFI) about the phase parameter encoded in the probe system is found to be determined by the expectation value of the square of a time-optimized phase generator, independent of the probe state. Therefore, QFI can approach the Heisenberg scaling $N^2$ with respect to the quantum number $N$, even when the probe system is prepared in a classical state. We find that this scaling behavior is robust against the imperfections in preparing the ancillary qubit and controlling the evolution time. Using the time-reversal strategy, the classical Fisher information (CFI) in our metrology protocol is saturated with its quantum counterpart. Our work thus paves an economical way to realize the Heisenberg-scaling limit in metrology precision with no use of entanglement or squeezing.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,プローブシステムの2段階の連成進化と補助量子ビット,単発射影測定に基づく量子メトロジープロトコルを提案する。 補助量子ビットの最適化初期化により、プローブ系に符号化された位相パラメータに関する量子フィッシャー情報(QFI)は、プローブ状態に依存しない時間最適化位相発生器の平方部の期待値によって決定される。 したがって、QFI は古典的な状態でプローブシステムが準備されている場合でも、量子数 $N$ に対して Heisenberg スケーリング $N^2$ にアプローチすることができる。 このスケーリング挙動は、補助量子ビットの作成と進化時間制御における不完全性に対して堅牢であることがわかった。 時間反転戦略を用いて、我々の気象プロトコルにおける古典的なフィッシャー情報(CFI)は量子的に飽和している。 我々の研究は、絡み合いや絞め込みを使わずに、気象学の精度でハイゼンベルクスケーリングの限界を実現するための経済的な方法である。

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