論文の概要: Simultaneous optical phase and loss estimation revisited: measurement and probe incompatibility

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.02893v1
• Date: Wed, 02 Apr 2025 18:40:33 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-07 14:47:58.170698
• Title: Simultaneous optical phase and loss estimation revisited: measurement and probe incompatibility
• Title（参考訳）: 同時光位相と損失推定の再検討:測定とプローブ不整合性
• Authors: Matheus Eiji Ohno Bezerra, Francesco Albarelli, Rafal Demkowicz-Dobrzanski,
• Abstract要約: 単一光モードにおける位相シフトと損失の同時推定について検討する。 我々は、光子の数が増加するにつれて、単モードと2モードの両方でプローブ不整合が消失する光の量子状態が存在することを数値的に見出した。 このモデルの基本的不整合性の側面は、考慮されたすべてのシナリオに持続する測定不整合性であり、プローブ不整合性は大きな光子数制限でも克服できない。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: Quantum multiparameter metrology is hindered by incompatibility issues, such as finding a single probe state (probe incompatibility) and a single measurement (measurement incompatibility) optimal for all parameters. The simultaneous estimation of phase shift and loss in a single optical mode is a paradigmatic multiparameter metrological problem in which such tradeoffs are present. We consider two settings: single-mode or two-mode probes (with a reference lossless mode), and for each setting we consider either Gaussian states or arbitrary quantum states of light restricted only by a maximal number of photons allowed. We find numerically that, as the number of photons increases, there are quantum states of light for which probe incompatibility disappears both in the single- and two-mode scenarios. On the other hand, for Gaussian states, probe incompatibility is present in the single-mode case and may be removed only in the two-mode setting thanks to the entanglement with the reference mode. Finally, we provide strong arguments that the fundamental incompatibility aspect of the model is measurement incompatibility, which persists for all the scenarios considered, and unlike probe-incompatibility cannot be overcome even in the large photon number limit.
• Abstract（参考訳）: 量子マルチパラメータ・メトロジーは、全てのパラメータに対して最適な単一のプローブ状態(プローブ不整合性)と単一の測定(測定不整合性)を見つけるなど、不整合性の問題によって妨げられる。 単一光モードにおける位相シフトと損失の同時推定は、そのようなトレードオフが存在するパラダイム的マルチパラメータ気象問題である。 我々は、単一モードまたは2モードのプローブ(参照ロスレスモード)の2つの設定を検討し、それぞれの設定に対して、ガウス状態または最大光子数のみに制限された光の任意の量子状態を考える。 我々は、光子の数が増加するにつれて、単モードと2モードの両方でプローブ不整合が消失する光の量子状態が存在することを数値的に見出した。 一方、ガウス状態の場合、プローブ不整合性は単モードの場合に存在するが、基準モードとの絡み合いにより2モード設定でのみ除去できる。 最後に、モデルの基本的不整合性の側面は測度不整合性であり、考慮されているすべてのシナリオに持続するものであり、プローブ不整合性とは違い、大きな光子数制限でも克服できない、という強い主張を与える。

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