論文の概要: Qubit-assisted quantum metrology under a time-reversal strategy
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.12649v2
- Date: Fri, 03 Jan 2025 02:47:29 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-06 15:09:30.755123
- Title: Qubit-assisted quantum metrology under a time-reversal strategy
- Title（参考訳）: 時間反転戦略下におけるQubit-assisted quantum merology
- Authors: Peng Chen, Jun Jing,
- Abstract要約: 本稿では,プローブシステムの2段階のジョイント進化と,量子量子ビットおよび量子計測に基づく量子メトロジープロトコルを提案する。
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、位相発生器の正方形の期待値によって決定されることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.4927008953071725
- License:
- Abstract: We propose a quantum metrology protocol based on a two-step joint evolution of the probe system and an ancillary qubit and quantum measurement. With a proper initial state of the ancillary qubit and an optimized evolution time, 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 phase generator, irrespective of the probe initial state. Consequently, even if the probe is prepared as a finite-temperature state, faraway from the so-called resource state, e.g., the squeezed spin state or the Greenberger-Horne-Zeilinger state in atomic systems, the QFI in our protocol can approach the Heisenberg scaling $N^2$ with respect to the probe size $N$. This quadratic scaling behavior shows robustness against the imperfections about the initial state of the ancillary qubit and the optimized evolution time of the whole system. Also it is not sensitive to the deviation in system parameters and the qubit decoherence. Using the time-reversal strategy and a single-shot projective measurement, the classical Fisher information (CFI) in our metrology protocol is saturated with its quantum counterpart. Our work thus provides an economical method to reach the Heisenberg limit in metrology precision with no input of entanglement or squeezing.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,プローブシステムの2段階のジョイント進化と,量子量子ビットおよび量子計測に基づく量子メトロジープロトコルを提案する。
補助量子ビットの適切な初期状態と最適化された進化時間により、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、プローブ初期状態に関係なく位相発生器の2乗の期待値によって決定される。
したがって、仮にプローブが有限温度状態として準備されても、いわゆる資源状態、例えば、圧縮されたスピン状態や原子系のグリーンベルガー・ホーネ・ザイリンガー状態から遠く離れているとしても、我々のプロトコルのQFIは、プローブサイズについてハイゼンベルクスケーリングの$N^2$に近づくことができる。
この2次スケーリングの挙動は、アクビットの初期状態とシステム全体の最適化された進化時間に関する不完全性に対して堅牢性を示す。
また、システムパラメータの偏差やキュービットのデコヒーレンスには敏感ではない。
時間反転戦略と単発射影測定を用いて,我々のメロロジープロトコルにおける古典的フィッシャー情報(CFI)は,その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の入力を伴わずに、気象学の精度でハイゼンベルク限界に達するための経済的な方法を提供する。
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