論文の概要: Randomized measurements for multi-parameter quantum metrology
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.03536v1
- Date: Wed, 05 Feb 2025 19:00:04 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-07 14:32:23.963284
- Title: Randomized measurements for multi-parameter quantum metrology
- Title（参考訳）: マルチパラメータ量子気象学のためのランダム化測定
- Authors: Sisi Zhou, Senrui Chen,
- Abstract要約: 純状態における任意の数のパラメータを推定する際に,ランダム化測定がほぼ最適に動作することを示す。
ほぼ最適性は、3種類の混合状態に対するパラメータの最大数を推定する際にも示される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: The optimal quantum measurements for estimating different unknown parameters in a parameterized quantum state are usually incompatible with each other. Traditional approaches to addressing the measurement incompatibility issue, such as the Holevo Cram\'{e}r--Rao bound, suffer from multiple difficulties towards practical applicability, as the optimal measurement strategies are usually state-dependent, difficult to implement and also take complex analyses to determine. Here we study randomized measurements as a new approach for multi-parameter quantum metrology. We show quantum measurements on single copies of quantum states given by 3-design perform near-optimally when estimating an arbitrary number of parameters in pure states and more generally, approximately low-rank states, whose metrological information is largely concentrated in a low-dimensional subspace. The near-optimality is also shown in estimating the maximal number of parameters for three types of mixed states that are well-conditioned on its support. Examples of fidelity estimation and Hamiltonian estimation are explicitly provided to demonstrate the power and limitation of randomized measurements in multi-parameter quantum metrology.
- Abstract（参考訳）: パラメータ化された量子状態における異なる未知のパラメータを推定するための最適量子測度は通常、互いに相容れない。
Holevo Cram\'{e}r-Rao 境界のような測度の不整合性問題に対処する伝統的なアプローチは、最適な測度戦略は通常状態依存であり、実装が困難であり、決定するために複雑な解析を行うため、実用性への複数の困難に悩まされている。
本稿では,マルチパラメータ量子気象学の新しいアプローチとして,ランダム化測定について検討する。
3次元設計により与えられる量子状態の単一コピーに関する量子測度は、純粋状態における任意の数のパラメータを推定する際にほぼ最適に、より一般的には、メトロジー情報が主に低次元部分空間に集中しているおよそ低ランクな状態を示す。
ほぼ最適性は、3種類の混合状態に対するパラメータの最大数を推定する際にも示される。
多パラメータ量子メートル法におけるランダム化測定のパワーと制限を示すために、忠実度推定とハミルトン推定の例が明確に提供される。
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