論文の概要: Exact Quantum Fisher Matrix Results for Distributed Phases Using Multiphoton Polarization Greenberger Horne Zeilinger States
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.02605v2
- Date: Mon, 9 Sep 2024 00:06:38 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-11 01:51:43.197686
- Title: Exact Quantum Fisher Matrix Results for Distributed Phases Using Multiphoton Polarization Greenberger Horne Zeilinger States
- Title（参考訳）: 多光子偏光グリーンベルガーホーンゼイリンジャー状態を用いた分散相のエクササイズ量子フィッシャー行列結果
- Authors: Jiaxuan Wang, Girish Agarwal,
- Abstract要約: 我々は、異なるノードに分散した多光子偏光絡みグリーンベルガーHorne Zeilinger状態(GHZ)を量子プローブとして使用する。
非特異な量子フィッシャー情報行列(QFIM)を用いた正確な量子クレーマー-ラオ境界を導出する。
量子メロジカル境界は射影測定によって飽和することができることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.130722489512822
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In recent times, distributed sensing has been extensively studied using squeezed states. While this is an excellent development, it is desirable to investigate the use of other quantum probes, such as entangled states of light. In this study, we focus on distributed sensing, i.e., estimating multiple unknown phases at different spatial nodes using multiphoton polarization-entangled Greenberger Horne Zeilinger (GHZ) states distributed across different nodes.We utilize tools of quantum metrology and calculate the quantum Fisher information matrix (QFIM). However, the QFIM turns out to be singular, hindering the determination of quantum Cramer-Rao bounds for the parameters of interest. Recent experiments have contended with a weaker form of the Cram\'er-Rao bound, which does not require the inversion of the QFIM. It is desirable to understand how relevant these weaker bounds are and how closely they approach the exact Cramer-Rao bounds. We thus analyze the reason for this singularity and, by removing a redundant phase, obtain a nonsingular QFIM, allowing us to derive exact quantum Cramer-Rao bounds. Using the nonsingular QFIM, we show that the arithmetic average of the distributed phases is Heisenberg-limited. We demonstrate that the quantum metrological bounds can be saturated by projective measurements, enabling us to determine the Fisher information matrix (FIM), which is also singular. We then show how this singularity can be resolved.
- Abstract（参考訳）: 近年,分散センシングの研究が盛んに行われている。
これは優れた発展であるが、光の絡み合った状態のような他の量子プローブの使用を調べることが望ましい。
本研究では,多光子偏光結合型グリーンベルガーHorne Zeilinger(GHZ)状態を用いて,異なる空間ノードにおける複数の未知位相を推定する分散センシングに着目し,量子気象学のツールを用いて量子フィッシャー情報行列(QFIM)を計算する。
しかし、QFIMは特異であることが判明し、興味のあるパラメータに対する量子クレーマー・ラオ境界の決定を妨げている。
最近の実験では、QFIMの反転を必要としないCram\'er-Rao境界の弱い形式と競合している。
これらのより弱い境界がどれほど関係があるか、また正確なクレーマー・ラオ境界にどの程度近づくかを理解することが望ましい。
したがって、この特異点の理由を解析し、冗長位相を除去することにより、非特異QFIMを得ることができ、正確な量子クレーマー・ラオ境界を導出することができる。
非特異QFIMを用いて、分散位相の算術平均がハイゼンベルク制限であることを示す。
量子距離境界は射影測定によって飽和し、フィッシャー情報行列 (FIM) を決定できることを示した。
すると、この特異性がどのように解決されるかを示す。
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