論文の概要: A superresolution-enhanced spectrometer beyond the Cramer-Rao bound in phase sensitivity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.00642v1
• Date: Sun, 1 Sep 2024 07:30:31 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-09-06 13:09:07.849604
• Title: A superresolution-enhanced spectrometer beyond the Cramer-Rao bound in phase sensitivity
• Title（参考訳）: 位相感度におけるクレーマー・ラオ境界を超える超高分解能分光計
• Authors: Byoung S. Ham,
• Abstract要約: 位相感度の回折限界を克服するために超解像のコヒーレンス技術が導入された。 ここでは、高分解能の周波数分解能が強度-生成次数に線形に比例する光学分光計において、高精度のメトロジーにスーパーレゾリューションを用いる。 絡み合った光子を用いた量子センシングとは異なり、この技術は純粋に古典的であり、環境騒音に対して堅牢な性能を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Precision measurement has been an important research area in sensing and metrology. In classical physics, the Fisher information determines the maximum extractable information from statistically unknown signals, based on a joint probability density function of independently and identically distributed random variables. The Cramer-Rao lower bound (CRLB) indicates the minimum error of the Fisher information, generally known as the shot-noise limit. On the other hand, coherence has pushed the resolution limit further overcoming the diffraction limit using many-wave interference strictly confined to the first-order intensity correlation. However, practical implementation is limited by the lithographic constraints in, e.g., optical gratings. Recently, a coherence technique of superresolution has been introduced to overcome the diffraction limit in phase sensitivity using higher-order intensity correlations of a phase-controlled output field from an interferometer. Here, the superresolution is adopted for precision metrology in an optical spectrometer, whose enhanced frequency resolution is linearly proportional to the intensity-product order, overcoming CRLB. Unlike quantum sensing using entangled photons, this technique is purely classical and offers robust performance against environmental noises, benefiting from the interferometer scanning mode for fringe counting.
• Abstract（参考訳）: 精密測定は、センシングと気象学において重要な研究領域である。 古典物理学において、フィッシャー情報は、独立かつ同一に分布する確率変数の結合確率密度関数に基づいて、統計的に未知の信号から最大抽出可能な情報を決定する。 Cramer-Rao lower bound (CRLB) はフィッシャー情報の最小誤差を示し、一般にショットノイズ限界と呼ばれる。 一方、コヒーレンスは1次強度相関に限定された多波長干渉を用いた回折限界をさらに克服した。 しかし、実際の実装は、例えば光学格子におけるリソグラフィの制約によって制限される。 近年,位相制御出力場の高次強度相関を用いて位相感度の回折限界を克服するために,超解像のコヒーレンス手法が導入された。 ここでは、高分解能の周波数分解能がCRLBを克服する強度-生成次数に線形に比例する光学分光計において、高精度のメトロジーにスーパーレゾリューションを用いる。 絡み合った光子を用いた量子センシングとは異なり、この技術は純粋に古典的で環境騒音に対して堅牢な性能を提供し、干渉計走査モードの恩恵を受けている。

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