論文の概要: Noiseless linear amplification-based quantum Ziv-Zakai bound for phase estimation and its Heisenberg error limits in noisy scenarios

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.14173v1
• Date: Mon, 22 Apr 2024 13:41:38 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-04-23 13:56:54.392755
• Title: Noiseless linear amplification-based quantum Ziv-Zakai bound for phase estimation and its Heisenberg error limits in noisy scenarios
• Title（参考訳）: 位相推定のための雑音のない線形増幅に基づくZiv-Zakai境界とその雑音シナリオにおけるハイゼンベルク誤差限界
• Authors: Wei Ye, Peng Xiao, Xiaofan Xu, Xiang Zhu, Yunbin Yan, Lu Wang, Jie Ren, Yuxuan Zhu, Ying Xia, Xuan Rao, Shoukang Chang,
• Abstract要約: 本研究では, 位相推定性能が, 光子損失と位相拡散のケースを含む雑音のシナリオで著しく向上するかどうかを考察した。 以上の結果から,光子損失や位相拡散の場合,NLAゲインファクタの増加によりQZZBの位相推定性能が著しく向上することが示唆された。 我々の発見は、より複雑な量子情報処理タスクを達成するための有用なガイダンスを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.543863589371552
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: In this work, we address the central problem about how to effectively find the available precision limit of unknown parameters. In the framework of the quantum Ziv-Zakai bound (QZZB), we employ noiseless linear amplification (NLA)techniques to an initial coherent state (CS) as the probe state, and focus on whether the phase estimation performance is improved significantly in noisy scenarios, involving the photon-loss and phase-diffusion cases. More importantly, we also obtain two kinds of Heisenberg error limits of the QZZB with the NLA-based CS in these noisy scenarios, making comparisons with both the Margolus-Levitin (ML) type bound and the Mandelstam-Tamm (MT) type bound. Our analytical results show that in cases of photon loss and phase diffusion, the phase estimation performance of the QZZB can be improved remarkably by increasing the NLA gain factor. Particularly, the improvement is more pronounced with severe photon losses. Furthermore in minimal photon losses, our Heisenberg error limit shows better compactness than the cases of the ML-type and MT-type bounds. Our findings will provide an useful guidance for accomplishing more complex quantum information processing tasks.
• Abstract（参考訳）: 本研究では、未知パラメータの有効精度限界を効果的に見つける方法について、中心的な問題に対処する。 量子Ziv-Zakaiバウンダリ(QZZB)の枠組みでは、ノイズレス線形増幅(NLA)技術をプローブ状態として初期コヒーレント状態(CS)に適用し、光子損失と位相拡散のケースを含むノイズのシナリオにおいて位相推定性能が著しく向上するかどうかに焦点をあてる。 さらに、これらのノイズのシナリオでは、QZB と NLA ベースの CS の2種類のハイゼンベルク誤差限界も得られ、Margolus-Levitin (ML) 型境界と Mandelstam-Tamm (MT) 型境界を比較した。 解析の結果,光子損失や位相拡散の場合,NLAゲインファクタを増大させることでQZZBの位相推定性能を著しく向上できることがわかった。 特に、この改良は、深刻な光子損失でより顕著に発音される。 さらに、最小光子損失では、ハイゼンベルク誤差限界はML型およびMT型境界の場合よりもコンパクト性が高い。 我々の発見は、より複雑な量子情報処理タスクを達成するための有用なガイダンスを提供する。

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