論文の概要: Theory of quantum-enhanced interferometry with general Markovian light sources
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.05111v1
- Date: Mon, 07 Apr 2025 14:15:36 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-15 15:59:08.416418
- Title: Theory of quantum-enhanced interferometry with general Markovian light sources
- Title（参考訳）: 一般マルコフ光源を用いた量子エンハンス干渉計の理論
- Authors: Erfan Abbasgholinejad, Daniel Malz, Ana Asenjo-Garcia, Rahul Trivedi,
- Abstract要約: 我々は、一般的なマルコフ量子光源を用いて量子強化干渉法を解析するためのフレームワークを開発する。
光源から放射される光子の量子フィッシャー情報(QFI)を効率的に計算する方法を示す。
次に、この関係を利用して、干渉法における潜在的な量子優位性に対する音源のレベル構造とスペクトルの接続を解明する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum optical systems comprising quantum emitters interacting with engineered optical modes generate non-classical states of light that can be used as resource states for quantum-enhanced interferometry. However, outside of well-controlled systems producing either single-mode states (e.g. Fock states or squeezed states) or highly symmetric multi-mode states (e.g. superradiant states), their potential for quantum advantage remains uncharacterized. In this work, we develop a framework to analyze quantum enhanced interferometry with general Markovian quantum light sources. First, we show how to compute the quantum Fisher Information (QFI) of the photons emitted by a source efficiently by just tracking its internal dynamics and without explicitly computing the state of the emitted photons. We then use this relationship to elucidate the connection between the level structure and spectrum of the source to a potential quantum advantage in interferometry. Finally, we analyze optimal measurement protocols that can be used to achieve this quantum advantage with experimentally available optical elements. In particular, we show that tunable optical elements with Kerr non-linearity can always be harnessed to implement the optimal measurement for any given source. Simultaneously, we also outline general conditions under which linear optics and photodetection is enough to implement the optimal measurement.
- Abstract（参考訳）: 工学的な光学モードと相互作用する量子エミッタからなる量子光学系は、量子増幅干渉計のリソース状態として使用できる非古典的な光状態を生成する。
しかし、シングルモード状態(例えば、フォック状態または圧縮状態)または高対称性のマルチモード状態(例えば、スーパーラジアント状態)を生成するよく制御されたシステム以外では、量子的優位性の可能性は、まだ具体化されていない。
本研究では、一般的なマルコフ量子光源を用いて量子強化干渉法を解析するためのフレームワークを開発する。
まず、光子の量子フィッシャー情報(QFI)を、内部のダイナミクスを追跡するだけで効率よく計算し、光子の状態を明示的に計算する方法について述べる。
次に、この関係を利用して、干渉法における潜在的な量子優位性に対する音源のレベル構造とスペクトルの接続を解明する。
最後に、実験可能な光学素子を用いて、この量子優位性を達成するために使用できる最適な測定プロトコルを解析する。
特に、Kerr非線型性を持つ波長可変光学素子は、任意のソースに対して最適測定を実装するために常に利用できることを示す。
同時に、線形光学と光検出が最適測定を実現するのに十分な一般的な条件についても概説する。
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