論文の概要: Interplay between time and energy in bosonic noisy quantum metrology

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.18791v1
• Date: Fri, 27 Sep 2024 14:41:09 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-10-01 11:53:50.439194
• Title: Interplay between time and energy in bosonic noisy quantum metrology
• Title（参考訳）: ボソニックノイズ量子メートル法における時間とエネルギーの相互作用
• Authors: Wojciech Górecki, Francesco Albarelli, Simone Felicetti, Roberto Di Candia, Lorenzo Maccone,
• Abstract要約: 平均エネルギーと推定に費やされる時間との間には非自明な相互作用が存在することを示す。 推定に要する時間をどのように分割して、可能な限りの精度を達成するかを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: When using infinite-dimensional probes (such as a bosonic mode), one could in principle obtain infinite precision when estimating some physical parameters. This is unphysical, as it would require infinite resources, so one needs to impose some additional constraint: typically the average energy employed by the probe is finite. Here we treat both energy and time as a resource, showing that, in the presence of noise, there is a nontrivial interplay between the average energy and the time devoted to the estimation. Our results are valid for the most general metrological schemes (e.g. adaptive schemes which may involve entanglement with external ancillae). We apply recently derived precision bounds for all parameters characterizing the paradigmatic case of a bosonic mode, subject to Linbladian noise. We show how the time employed in the estimation should be partitioned in order to achieve the best possible precision. In most cases, the optimal performance may be obtained without the necessity of adaptivity or entanglement with ancilla. We compare results with optimal classical strategies. Interestingly, for temperature estimation, applying a fast-prepare-and-measure protocol with Fock states provides better scaling with the number of photons than any classical strategy.
• Abstract（参考訳）: 無限次元プローブ(ボソニックモードなど)を使用する場合、原理的にはいくつかの物理パラメータを推定する際に無限の精度が得られる。 これは非物理的であり、無限の資源を必要とするため、いくつかの追加の制約を課す必要がある:通常、プローブで使われる平均エネルギーは有限である。 ここでは、エネルギーと時間の両方を資源として扱い、ノイズの存在下では、平均エネルギーと推定に費やされる時間との間には非自明な相互作用が存在することを示す。 我々の結果は最も一般的な気象学的なスキーム(例えば外部アンシラとの絡み合いを伴う適応的なスキーム)に有効である。 本稿では,Linbladian雑音を受けるボソニックモードのパラダイムケースを特徴付けるパラメータに対して,最近導出した精度境界を適用した。 推定に要する時間をどのように分割して、可能な限りの精度を達成するかを示す。 ほとんどの場合、最適な性能は、適応性やアンシラとの絡み合いを必要とせずに得られる。 結果を最適な古典的戦略と比較する。 興味深いことに、温度推定にはフォック状態の高速前処理プロトコルを用いることで、どの古典的戦略よりも多くの光子のスケーリングが可能である。

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