論文の概要: Persistent quantum advantage with definite photon-number states in lossy multiple-phase estimation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.16246v1
- Date: Tue, 23 Jul 2024 07:34:33 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-24 18:16:07.940879
- Title: Persistent quantum advantage with definite photon-number states in lossy multiple-phase estimation
- Title（参考訳）: 損失多重位相推定における定光子数状態を持つ永続量子優位性
- Authors: Min Namkung, Dong-Hyun Kim, Seongjin Hong, Changhyoup Lee, Hyang-Tag Lim,
- Abstract要約: 本稿では,光子損失に対して本質的に堅牢な最適多重位相推定法を提案する。
理論的には、DPN状態は、光子損失の全てのレベルにおいて、推定精度の量子的拡張を持続できることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.233978022468851
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Multiple-phase estimation exploiting quantum states has broad applications in novel sensing and imaging technologies. However, the unavoidable presence of lossy environments in practical settings often diminishes the precision of phase estimations. To address this challenge, we propose an optimal multiple-phase estimation scheme that is inherently robust against photon loss, ensuring a persistent quantum advantage across all levels of photon loss. The scheme employs a multi-mode definite photon-number (DPN) state with weights optimized for given levels of photon loss. We theoretically demonstrate that the DPN state can sustain quantum enhancement in estimation precision under all levels of photon loss, compared to the classical benchmark that employs a coherent state input. The proposed scheme using DPN states generalizes earlier studies employing NOON states, which are only optimal when photon loss is small. We believe that our study, demonstrating persistent robustness to photon loss, paves the way for significant advancements in quantum-enhanced sensing technologies, enabling practical applications and quantum advantages in real-world scenarios.
- Abstract（参考訳）: 量子状態を利用した多重位相推定は、新しいセンシングおよびイメージング技術に広く応用されている。
しかし、現実的な環境での損失環境の存在は、しばしば位相推定の精度を低下させる。
この課題に対処するために、光子損失に対して本質的に堅牢な最適多重位相推定法を提案し、光子損失の全レベルにわたって永続的な量子優位性を確保する。
このスキームは、所定の光子損失レベルに最適化された重み付き多モード定光子数(DPN)状態を用いる。
理論的には、DPN状態は、コヒーレントな状態入力を用いる古典的ベンチマークと比較して、すべてのレベルの光子損失における推定精度の量子的向上を維持可能であることを実証する。
DPN状態を用いた提案手法はNOON状態を用いた初期の研究を一般化するが、これは光子損失が小さい場合にのみ最適である。
我々の研究は、光子損失に対する持続的な堅牢性を示し、量子強化センシング技術の大幅な進歩の道を開くものであり、現実のシナリオにおける実用的な応用と量子アドバンテージを可能にしていると信じている。
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