論文の概要: Stochastic waveform estimation at the fundamental quantum limit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.13867v1
- Date: Mon, 22 Apr 2024 04:31:56 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-23 15:16:29.704111
- Title: Stochastic waveform estimation at the fundamental quantum limit
- Title（参考訳）: 基本量子極限における確率波形推定
- Authors: James W. Gardner, Tuvia Gefen, Simon A. Haine, Joseph J. Hope, John Preskill, Yanbei Chen, Lee McCuller,
- Abstract要約: 我々は、基本的な精度限界、拡張されたチャネル量子Cram'er-Rao境界、それに到達する最適なプロトコルを導出する。
我々は、この非ガウス的プロトコルが量子重力、重力波、および軸イオンダークマターの探索を改善する方法について論じる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.313319759875116
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Although measuring the deterministic waveform of a weak classical force is a well-studied problem, estimating a random waveform, such as the spectral density of a stochastic signal field, is much less well-understood despite it being a widespread task at the frontier of experimental physics. State-of-the-art precision sensors of random forces must account for the underlying quantum nature of the measurement, but the optimal quantum protocol for interrogating such linear sensors is not known. We derive the fundamental precision limit, the extended channel quantum Cram\'er-Rao bound, and the optimal protocol that attains it. In the experimentally relevant regime where losses dominate, we prove that non-Gaussian state preparation and measurements are required for optimality. We discuss how this non-Gaussian protocol could improve searches for signatures of quantum gravity, stochastic gravitational waves, and axionic dark matter.
- Abstract（参考訳）: 弱い古典的な力の定性的な波形を測定することはよく研究されている問題であるが、確率的信号場のスペクトル密度などのランダムな波形を推定することは、実験物理学の最前線で広く行われているタスクであるにもかかわらず、はるかによく理解されていない。
ランダムな力の最先端の精密センサは、測定の根底にある量子の性質を考慮しなければならないが、そのような線形センサを問うための最適な量子プロトコルは分かっていない。
我々は、基本的な精度限界、拡張されたチャネル量子Cram\'er-Rao境界、それに到達する最適なプロトコルを導出する。
損失が支配的な実験的な状況下では、最適性には非ガウス状態の準備と測定が必要であることが証明される。
我々は、この非ガウス的プロトコルが量子重力、確率重力波、および軸イオンダークマターのシグネチャの探索を改善する方法について論じる。
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