論文の概要: Indefinite Time Directed Quantum Metrology

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.18264v1
• Date: Tue, 25 Feb 2025 14:51:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-26 15:22:00.199236
• Title: Indefinite Time Directed Quantum Metrology
• Title（参考訳）: 不定時間指向量子メトロロジー
• Authors: Gaurang Agrawal, Pritam Halder, Aditi Sen,
• Abstract要約: 我々のプロトコルは,標準量子限界(1/sqrtN)を超越して,製品プローブ状態のハイゼンベルクスケーリング(1/N)を実現することができることを示す。 ITDMにおける対称積プローブ状態の最適性は解析的に証明するが、絡み合ったプローブ状態は、スケーリングを向上することなく、最適な積プローブよりも高いQFIを生成する。 本研究は, 製品プローブ状態の最適配向を明らかにするとともに, パラメータからの独立性を強調し, 限界条件で推定されるパラメータの独立性を強調した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8192907805418583
• License:
• Abstract: We explore the performance of the metrology scheme by employing a quantum time flip during encoding, a specific case of processes with indefinite time direction, which we refer to as indefinite time directed metrology (ITDM). In the case of single parameter estimation of a unitary, we demonstrate that our protocol can achieve Heisenberg scaling (1/N) with product probe states, surpassing the standard quantum limit (1/\sqrt{N}), where N is the number of particles in the probe. We establish this by computing the quantum Fisher information (QFI) which is a lower bound on the root mean square error occurred during parameter estimation. Although we analytically prove the optimality of the symmetric product probe state in ITDM, entangled probe states produce a higher QFI than optimal product probes without enhancing scaling, highlighting the non-essentiality of entanglement. For phase estimation, we propose a single-qubit measurement on the control qubit that accomplishes near-optimal Fisher information and eventually reaches Heisenberg scaling. Our findings reveal the best orientation of product probe states in every pertinent situation, emphasizing its independence from the parameter to be estimated in the limiting case. Furthermore, we illustrate the benefits of ITDM in noisy metrology, outperforming existing techniques in some situations.
• Abstract（参考訳）: 我々は、符号化中の量子時間フリップ(不確定時間方向のプロセスの特定のケース)を用いて、メトロジースキームの性能を探索し、これを不定時間指向メトロジー(ITDM)と呼ぶ。 ユニタリの単一パラメータ推定の場合、我々のプロトコルは、Nがプローブ内の粒子の数である標準量子極限(1/\sqrt{N})を超越して、製品プローブ状態のハイゼンベルクスケーリング(1/N)を達成できることを実証する。 パラメータ推定時に発生したルート平均二乗誤差の低い量子フィッシャー情報(QFI)を計算してこれを確立する。 ITDMにおける対称積プローブ状態の最適性は解析的に証明するが、絡み合ったプローブ状態は、スケーリングを向上することなく最適な積プローブよりも高いQFIを生成し、絡み合いの非重要性を強調している。 位相推定のために,ほぼ最適のフィッシャー情報を得る制御量子ビットの単一量子ビット計測法を提案し,最終的にハイゼンベルクのスケーリングに到達する。 本研究は, 製品プローブ状態の最適配向を明らかにするとともに, パラメータからの独立性を強調し, 限界条件で推定されるパラメータの独立性を強調した。 さらに,ITDMのメリットをノイズのある気象学で説明し,いくつかの状況において既存の技術よりも優れていることを示す。

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