論文の概要: Beyond Weak Cramér Rao Bound for Distributed Phases Using Multiphoton Polarization GHZ State: Exact Quantum Fisher Matrix Results
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.02605v1
- Date: Tue, 2 Jul 2024 18:44:25 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-04 18:24:13.188755
- Title: Beyond Weak Cramér Rao Bound for Distributed Phases Using Multiphoton Polarization GHZ State: Exact Quantum Fisher Matrix Results
- Title（参考訳）: 多光子偏光GHZ状態を用いた分散相のための弱クレーメラオ境界を超えて:エクササイズ量子フィッシャーマトリックス結果
- Authors: Jiaxuan Wang, Girish Agarwal,
- Abstract要約: これまでの研究では、正確な量子フィッシャー情報行列の正確な境界よりもはるかに弱いクラムエルラオ境界に依存していた。
我々は正確な量子Cram'er-Rao境界を導出し、それが射影測定によって飽和であることを確認した。
これは、より正確で効率的な分散センシングの道を開くために重要である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.130722489512822
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum-enhanced parameter estimation is critical in various fields, including distributed sensing. In this study, we focus on estimating multiple unknown phases at different spatial nodes using multiphoton polarization-entangled states. Previous research has relied on a much weaker Cram\'er-Rao bound rather than precise bounds from exact quantum Fisher information matrices. We present exact results for the distributed sensing. We find that, due to its singular nature, direct use of the quantum Fisher information matrix is not possible. We analyze the reasons for this singularity, which has prevented the determination of quantum Cram\'er-Rao bounds. We demonstrate that not all phases in distributed sensing with multiphoton entangled states are independent. We obtain non-singular matrices by identifying and removing the redundant phase from the calculation. This allows us to derive exact quantum Cram\'er-Rao bounds, which we verify are saturated by projective measurements. These bounds enable Heisenberg-limited sensing for the average phase. Our analysis is specifically applicable to N-photon GHZ states distributed across multiple nodes. This advancement is significant as it paves the way for more precise and efficient distributed sensing, enhancing the overall capabilities of quantum sensing technologies based on N photon GHZ states.
- Abstract（参考訳）: 量子化パラメータ推定は分散センシングを含む様々な分野において重要である。
本研究では,多光子偏光絡み状態を用いた異なる空間ノードにおける未知位相の推定に焦点をあてる。
これまでの研究では、正確な量子フィッシャー情報行列の正確な境界よりもはるかに弱いクラム・ラーオ境界に依存していた。
分散センシングの正確な結果を示す。
特異な性質のため、量子フィッシャー情報行列の直接利用は不可能である。
この特異点の理由を分析し、量子クラム・ラオ境界の決定を妨げた。
多光子絡み合った状態を持つ分散センシングのすべての位相が独立であるわけではないことを実証する。
計算から冗長位相を同定して除去することにより,非特異行列を得る。
これにより、正確な量子Cram\'er-Rao境界を導出することができ、それが射影測定によって飽和であることが確認できる。
これらの境界は平均位相に対するハイゼンベルク制限センシングを可能にする。
我々の分析は、複数のノードにまたがるN- Photon GHZ状態に特に当てはまる。
この進歩は、より正確で効率的な分散センシングの道を開き、N光子GHZ状態に基づく量子センシング技術の全体的な能力を高めるために重要である。
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