論文の概要: Quantum phase estimation and realistic detection schemes in Mach-Zehnder interferometer using SU(2) coherent states

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.20152v1
• Date: Sat, 28 Dec 2024 13:37:15 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-31 16:04:07.399136
• Title: Quantum phase estimation and realistic detection schemes in Mach-Zehnder interferometer using SU(2) coherent states
• Title（参考訳）: SU(2)コヒーレント状態を用いたマッハ・ツェンダー干渉計の量子位相推定と現実的検出法
• Authors: Mohammed Abdellaoui, Nour-Eddine Abouelkhir, Abdallah Slaoui, Rachid Ahl Laamara,
• Abstract要約: 量子パラメータ推定において、量子クラム・ラオ境界(QCRB)は、偏りのない推定器で達成可能な精度の基本的な極限を設定する。 スピンコヒーレント入力状態に対するQCRBを3つの検出方式で実現できることを示す。 最大圧力は、全角運動量量子数$j$が高いときに得られる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: In quantum parameter estimation, the quantum Cram\'er-Rao bound (QCRB) sets a fundamental limit on the precision achievable with unbiased estimators. It relates the uncertainty in estimating a parameter to the inverse of the quantum Fisher information (QFI). Both QCRB and QFI are valuable tools for analyzing interferometric phase sensitivity. This paper compares the single-parameter and two-parameter QFI for a Mach-Zehnder interferometer (MZI) with three detection schemes: single-mode and difference intensity detection, neither has access to an external phase reference and balanced homodyne detection with access to an external phase reference. We use a spin-coherent state associated with the su(2) algebra as the input state in all scenarios and show that all three schemes can achieve the QCRB for the spin-coherent input state. Furthermore, we explore the utilization of SU(2) coherent states in diverse scenarios. Significantly, we find that the best pressure is obtained when the total angular momentum quantum number $j$ is high, and we demonstrate that given optimal conditions, all detection schemes can achieve the QCRB by utilizing SU(2) coherent states as input states.
• Abstract（参考訳）: 量子パラメータ推定において、量子クラム・ラオ境界(QCRB)は、偏りのない推定器で達成可能な精度の基本的な極限を設定する。 これは、パラメータを量子フィッシャー情報(QFI)の逆数に推定する不確実性に関連する。 QCRBとQFIはどちらも、干渉計位相感度を解析するための貴重なツールである。 本稿では,マッハ・ツェンダー干渉計(MZI)の1パラメータと2パラメータQFIを,1モードと差分強度検出という3つの検出手法と比較する。 我々は、すべてのシナリオにおける入力状態としてsu(2)代数に付随するスピンコヒーレント状態を使用し、すべての3つのスキームがスピンコヒーレント入力状態のQCRBを達成可能であることを示す。 さらに,様々なシナリオにおけるSU(2)コヒーレント状態の利用について検討する。 重要なことに、全角運動量量子数$j$が高くなると、最高の圧力が得られ、最適条件が与えられた場合、全ての検出スキームが入力状態としてSU(2)コヒーレント状態を利用することでQCRBを達成できることが示される。

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