論文の概要: Quantum Error Corrected Non-Markovian Metrology

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.07745v1
• Date: Mon, 10 Mar 2025 18:01:34 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-12 15:42:19.783425
• Title: Quantum Error Corrected Non-Markovian Metrology
• Title（参考訳）: 量子誤差補正非マルコフメトロロジー
• Authors: Zachary Mann, Ningping Cao, Raymond Laflamme, Sisi Zhou,
• Abstract要約: ハイゼンベルク極限(英: Heisenberg limit, HL)は、量子力学による基本的な精度境界である。 HLはしばしばノイズによって引き起こされるデコヒーレンスによって妨げられ、通常は標準量子限界まで達成可能な精度を低下させる。 我々は、量子プローブが到達不能な環境に結合した隠れマルコフモデルを分析する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: Quantum metrology aims to maximize measurement precision on quantum systems, with a wide range of applications in quantum sensing. Achieving the Heisenberg limit (HL) - the fundamental precision bound set by quantum mechanics - is often hindered by noise-induced decoherence, which typically reduces achievable precision to the standard quantum limit (SQL). While quantum error correction (QEC) can recover the HL under Markovian noise, its applicability to non-Markovian noise remains less explored. In this work, we analyze a hidden Markov model in which a quantum probe, coupled to an inaccessible environment, undergoes joint evolution described by Lindbladian dynamics, with the inaccessible degrees of freedom serving as a memory. We derive generalized Knill-Laflamme conditions for the hidden Markov model and establish three types of sufficient conditions for achieving the HL under non-Markovian noise using QEC. Additionally, we demonstrate the attainability of the SQL when these sufficient conditions are violated, by analytical solutions for special cases and numerical methods for general scenarios. Our results not only extend prior QEC frameworks for metrology but also provide new insights into precision limits under realistic noise conditions.
• Abstract（参考訳）: 量子メートル法は量子システムにおける測定精度を最大化することを目的としており、量子センシングに幅広い応用がある。 ハイゼンベルク極限(HL、Heisenberg limit)は、量子力学によって設定される基本的な精度の限界であり、しばしばノイズによって引き起こされるデコヒーレンスによって妨げられ、通常は達成可能な精度を標準量子極限(SQL)に還元する。 量子誤差補正(QEC)は、マルコフ雑音下でHLを回復することができるが、非マルコフ雑音に対する適用性は依然として調査されていない。 本研究では、量子プローブが到達不能な環境に結合した隠れマルコフモデルを分析し、リンドブラディアン力学によって記述された結合進化を、メモリとしての到達不能な自由度で解析する。 隠れマルコフモデルに対してKnill-Laflamme条件を一般化し,QECを用いた非マルコフ雑音下でHLを達成するための3種類の条件を確立する。 さらに、これらの十分条件が違反した場合のSQLの到達可能性について、特殊ケースの解析解と一般的なシナリオの数値解を用いて示す。 この結果は,従来のQECフレームワークを拡張しただけでなく,現実的な雑音条件下での精度限界に対する新たな洞察も提供する。

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