論文の概要: Pure State Inspired Lossless Post-selected Quantum Metrology of Mixed States
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.00405v1
- Date: Wed, 1 May 2024 09:21:06 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-02 16:07:30.696587
- Title: Pure State Inspired Lossless Post-selected Quantum Metrology of Mixed States
- Title(参考訳): 純状態にインスパイアされた混合状態の無損失ポスト選択量子メトロロジー
- Authors: Jing Yang,
- Abstract要約: 量子フィッシャー情報は、非常に少ないサンプルのサブアンサンブルに無害に圧縮できることを示す。
混合状態の密度作用素のパラメトリック微分が密度行列の支持によって消滅すると、損失のないポスト選択が達成される。
この結果は,デコヒーレンスの存在下での現実的なポストセレクト量子気象学に有用である。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 3.4840877804354236
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Given an ensemble of identical pure quantum states that depend on an unknown parameter, recently it was shown that the quantum Fisher information can be losslessly compressed into a subensemble with a much smaller number of samples. However, generalization to mixed states leads to a technical challenge that is formidable to overcome directly. In this work, we avoid such technicality by unveiling the physics of a featured lossless post-selection measurement: while the post-selected quantum state is unchanged, the parametric derivative of the density operator is amplified by a large factor equal to the square root of the inverse of the post-selection success probability. This observation not only clarifies the intuition and essence of post-selected quantum metrology but also allows us to develop a mathematically compact theory for the lossless post-selection of mixed states. We find that if the parametric derivative of the density operator of a mixed state, or alternatively the symmetric logarithmic derivative, vanishes on the support of the density matrix, lossless post-selection can be achieved with an arbitrarily large amplification factor. We exemplify with the examples of superresolution imaging and unitary encoding of mixed initial states. Our results are useful for realistic post-selected quantum metrology in the presence of decoherence and of foundational interests to several problems in quantum information theory.
- Abstract(参考訳): 未知のパラメータに依存する同一の純粋量子状態のアンサンブルが与えられると、最近、量子フィッシャー情報は、はるかに少ないサンプルのサブアンサンブルに損失なく圧縮できることが示されている。
しかし、混合状態への一般化は、直接的に克服することが難しい技術的挑戦につながる。
本研究では, ポストセレクト量子状態が変化していない間, 密度演算子のパラメトリック微分は, ポストセレクト成功確率の逆の平方根に等しい大因子で増幅される。
この観察は、ポストセレクトされた量子距離論の直観と本質を明らかにするだけでなく、混合状態の損失のないポストセレクションのための数学的にコンパクトな理論を開発できる。
混合状態の密度作用素のパラメトリック微分、あるいは対称対数微分が密度行列の支持により消滅すると、損失のない後選択は任意に大きな増幅係数で達成できる。
混合初期状態の超解像像像とユニタリ符号化の例を例に示す。
この結果は、デコヒーレンスの存在や、量子情報理論におけるいくつかの問題に対する基礎的関心の存在下での現実的なポストセレクト量子距離論に有用である。
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