論文の概要: Quantum metrology timing limits of biphoton frequency comb
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.16841v1
- Date: Tue, 22 Oct 2024 09:23:55 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-23 14:28:30.870185
- Title: Quantum metrology timing limits of biphoton frequency comb
- Title（参考訳）: 二光子周波数コムの量子メロジ時間限界
- Authors: Baihong Li, Qi-qi Li, Boxin Yuan, Ruifang Dong, Shougang Zhang, Rui-Bo Jin,
- Abstract要約: バイフォトン周波数コム(BFC)は、高い情報容量とエラーレジリエンスのため、量子情報処理において重要である。
ここでは、周波数モードの数と2次スケールの量子クラム・ラオ境界を導出する。
モード数の増加は、実際のタイミング精度を改善するための最適な戦略であることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3518504468878697
- License:
- Abstract: Biphoton frequency comb (BFC), which encompasses multiple discrete frequency modes and represents high-dimensional frequency entanglement, is crucial in quantum information processing due to its high information capacity and error resilience. It also holds significant potential for enhancing timing precision in quantum metrology. Here, we examine quantum metrology timing limits using the BFC as a probe state and derive a quantum Cram\'er-Rao bound that scales quadratically with the number of frequency modes. Under ideal conditions (zero loss and perfect visibility), this bound can be saturated by both spectrally non-resolved Hong-Ou-Mandel (HOM) interferometry at zero delay and spectrally resolved HOM interferometry at arbitrary delays. In particular, under imperfect experimental conditions, Fisher information rapidly increases up to its maximum as the mode number increases for a fixed time delay close to zero, indicating that increasing the mode number is an optimal strategy for improving the timing precision in practice. Furthermore, compared with spectrally non-resolved measurement, spectrally resolved measurement is a better strategy due to its higher Fisher information, shorter measurement times, and ambiguity-free dynamic range.
- Abstract（参考訳）: 複数の離散周波数モードを包含し、高次元周波数絡み合いを表すバイフォトン周波数コム(BFC)は、高い情報容量とエラーレジリエンスのため、量子情報処理において重要である。
また、量子気象学におけるタイミング精度を向上する大きな可能性を秘めている。
ここでは、BFCをプローブ状態とし、周波数モードの2次スケールの量子Cram\'er-Rao境界を導出する。
理想的な条件(ゼロ損失と完全可視性)の下では、この境界は、ゼロ遅延におけるスペクトル未解決のHong-Ou-Mandelインターフェロメトリー(HOM)と任意の遅延におけるスペクトル分解のHOMインターフェロメトリの両方によって飽和することができる。
特に、不完全な実験条件下では、固定時間遅延のモード数が0に近づくにつれて、フィッシャー情報は急速に最大まで増加し、モード数が増加することが実際のタイミング精度を改善するための最適な戦略であることを示す。
さらに、スペクトル非分解測定と比較して、スペクトル分解測定はフィッシャー情報の向上、測定時間の短縮、あいまいさのないダイナミックレンジのため、より良い戦略である。
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