論文の概要: Holevo Cramér-Rao bound: How close can we get without entangling measurements?
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.09622v1
- Date: Wed, 15 May 2024 18:00:06 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-17 15:59:48.718562
- Title: Holevo Cramér-Rao bound: How close can we get without entangling measurements?
- Title（参考訳）: Holevo Cramér-Rao 境界: 計測を絡めることなく、どれくらい近づくことができるか?
- Authors: Aritra Das, Lorcán O. Conlon, Jun Suzuki, Simon K. Yung, Ping K. Lam, Syed M. Assad,
- Abstract要約: プローブ状態の複数の同一コピーに対するエンタングリング測定は、各プローブを個別に測定するよりも優れていることが知られている。
本研究では,集団量子計測が個々の測定値に対して与えうる最大精度の向上について検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.398602782598045
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In multi-parameter quantum metrology, the resource of entanglement can lead to an increase in efficiency of the estimation process. Entanglement can be used in the state preparation stage, or the measurement stage, or both, to harness this advantage; here we focus on the role of entangling measurements. Specifically, entangling or collective measurements over multiple identical copies of a probe state are known to be superior to measuring each probe individually, but the extent of this improvement is an open problem. It is also known that such entangling measurements, though resource-intensive, are required to attain the ultimate limits in multi-parameter quantum metrology and quantum information processing tasks. In this work we investigate the maximum precision improvement that collective quantum measurements can offer over individual measurements for estimating parameters of qudit states, calling this the 'collective quantum enhancement'. We show that, whereas the maximum enhancement can, in principle, be a factor of $n$ for estimating $n$ parameters, this bound is not tight for large $n$. Instead, our results prove an enhancement linear in dimension of the qudit is possible using collective measurements and lead us to conjecture that this is the maximum collective quantum enhancement in any local estimation scenario.
- Abstract（参考訳）: 多パラメータ量子メートル法では、絡み合いの資源は推定過程の効率を向上させる可能性がある。
絡み合いは、状態準備段階でも、測定段階でも、あるいはその両方でも、この利点を利用することができる。
具体的には、複数の同一のプローブ状態のコピーに絡み合うあるいは集合的な測定は、各プローブを個別に測定するよりも優れていることが知られているが、この改善の程度はオープンな問題である。
このような絡み合いの測定は、資源集約性はあるものの、マルチパラメータ量子メートル法や量子情報処理タスクの究極の限界に達するために必要であることも知られている。
本研究は,集合量子測度がクーディット状態のパラメータを推定するための個々の測定値に対して与えうる最大精度の改善について検討し,これを「集合量子拡張」と呼ぶ。
最大拡張は、原理的には$n$パラメータを推定するために$n$の係数となるが、この境界は大きな$n$に対しては厳密ではない。
代わりに、我々の結果は、集合的な測定を用いて、クディットの次元の線形化が可能であることを証明し、これは任意の局所的な推定シナリオにおける最大集合量子化である、という予想を導いた。
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