論文の概要: Unraveling quantum phase estimation: exploring the impact of multi-photon interference on the quantum Fisher information
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.12945v1
- Date: Wed, 22 Jan 2025 15:17:34 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-23 13:29:16.112772
- Title: Unraveling quantum phase estimation: exploring the impact of multi-photon interference on the quantum Fisher information
- Title（参考訳）: 量子位相推定の解法--多光子干渉の量子フィッシャー情報への影響を探る
- Authors: Annameng Ma, Agustina G. Magnoni, Miguel A. Larotonda, Laura T. Knoll,
- Abstract要約: 量子干渉は情報の区別によって絶滅することが知られている。
本研究は、多光子干渉が精度測定に与える影響を定量化するために必要なすべてのツールを提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Quantum interference is known to become extinct with distinguishing information, as illustrated by the ubiquitous double-slit experiment or the two-photon HOM effect. In the former case single particle interference is destroyed with which-path information while in the latter bunching interference tails-off as photons become distinguishable. It has been observed that when more than two particles are involved, these interference patterns are in general a non monotonic function of the distinguishability. Here we perform a comprehensive characterization, both theoretically and experimentally, of four-photon interference by analyzing the corresponding correlation functions, contemplating several degrees of distinguishability across different parameters. This study provides all the necessary tools to quantify the impact of multi-photon interference on precision measurements of parameters such as phase, frequency, and time difference. We apply these insights to quantify the precision in the estimation of an interferometric phase in a two-port interferometer using a four-photon state. Our results reveal that, for certain phase values, partially distinguishable multi-photon states can achieve higher Fisher information values compared to the two-photon experiment. These findings highlight the potential of distinguishable multi-photon states for enhanced precision in quantum metrology and related applications.
- Abstract（参考訳）: 量子干渉は、ユビキタスなダブルスリット実験や2光子HOM効果によって示されるように、情報の区別によって絶滅することが知られている。
前者の場合、光子を識別するにつれて、後者の群れ干渉テールオフ中に、どのパス情報で単一粒子干渉が破壊される。
2つ以上の粒子が関与している場合、これらの干渉パターンは一般に区別可能性の非単調関数である。
ここでは、4光子干渉の理論的および実験的に、対応する相関関数を解析し、異なるパラメータ間の数次微分可能性を考えることによって、包括的特徴付けを行う。
本研究は、位相、周波数、時間差などのパラメータの精度測定における多光子干渉の影響を定量化するために必要なすべてのツールを提供する。
これらの知見を4光子状態を用いた2ポート干渉計における干渉計位相の推定精度の定量化に応用する。
以上の結果から, ある位相値に対して, 部分的に識別可能な多光子状態は, 2光子実験と比較して高いフィッシャー情報値が得られることが明らかとなった。
これらの知見は、量子メートル法および関連する応用における精度を高めるために、識別可能な多光子状態の可能性を浮き彫りにした。
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