論文の概要: Suppression of noise in separation estimation of optical sources with spatial-mode demultiplexing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.01995v2
- Date: Mon, 22 Jul 2024 16:06:37 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-24 00:42:21.548413
- Title: Suppression of noise in separation estimation of optical sources with spatial-mode demultiplexing
- Title（参考訳）: 空間モード多重化による光源分離推定における雑音の抑制
- Authors: Fattah Sakuldee, Łukasz Rudnicki,
- Abstract要約: 空間モード分解による超解像は急速に劣化する。
本稿では,騒音の破壊的影響を抑制するための公式な手順を提案する。
これにより、変位演算子によって生成される特別な種類のノイズに対する超解像の回復が可能となる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Spatial mode demultiplexing was proved to be a successful tool for estimation of the separation between incoherent sources, allowing for sensitivity much below the Rayleigh limit. However, with the presence of measurement's noise, superresolution brought by this technique deteriorates rapidly. On a formal ground, this can be seen in terms of, so called, Rayleigh curse known from direct imaging, which while being absent for ideal spatial mode demultiplexing, goes back in a noisy scenario. In this article, we develop a formal procedure to suppress the destructive effect of the noise, proposing a procedure effectively working as an error correction. For noise models given by a random unitary channel generated by a polynomial of creation and annihilation operators, we demonstrate that perfect noise decoupling can be reached by repeating the mode demultiplexers and intervening them by a group of rotations, in the limit of a large number of repetitions and small noise strength. For a special case of displacement noise, our solution is simplified: by using the demultiplexer twice, and interlacing it by a parity operator, given that the noise configuration is frozen between the first and the second step, a perfect decoupling can be achieved. This allows for a recovery of superresolution for a special class of noise generated by displacement operators. Furthermore, for a strong noise correlation between these two steps, our protocol provides an improved measurement resolution.
- Abstract（参考訳）: 空間モードデマルチプレキシングは、非コヒーレントなソース間の分離を推定するための成功ツールであることが証明された。
しかし、測定ノイズの存在により、この技術によってもたらされた超解像は急速に悪化する。
形式的には、これはレイリーの呪いと呼ばれる直接的なイメージから知られており、理想的な空間モードのデマルチプレキシングを欠いているが、ノイズの多いシナリオで再び現れる。
本稿では,ノイズの破壊効果を抑制するための形式的手順を開発し,誤り訂正として効果的に動作する手順を提案する。
生成の多項式と消滅演算子によって生じるランダムなユニタリチャネルによって与えられるノイズモデルに対し、モードデマルチプレクサを繰り返すことで、多数の繰り返しと小さなノイズ強度の制限の下で、それらを回転のグループで介入することで、完全ノイズデカップリングに到達できることを実証する。
変位雑音の特殊な場合, 除算器を2回使用し, パリティ演算子でインターレースすることにより, ノイズ構成が第1段と第2段の間に凍結されていることを考慮し, 完全な解法を実現することができる。
これにより、変位演算子によって生成される特別な種類のノイズに対する超解像の回復が可能となる。
さらに,この2つのステップ間の強い雑音相関を求めるため,このプロトコルにより測定精度が向上した。
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