論文の概要: Tight tradeoff relation and optimal measurement for multi-parameter quantum estimation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.09490v1
- Date: Sun, 13 Apr 2025 09:10:27 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-15 16:51:01.501134
- Title: Tight tradeoff relation and optimal measurement for multi-parameter quantum estimation
- Title（参考訳）: 多パラメータ量子推定のためのタイトトレードオフ関係と最適測定
- Authors: Lingna Wang, Hongzhen Chen, Haidong Yuan,
- Abstract要約: 本稿では、量子推定における不整合最適測定から生じるトレードオフを正確に定量化する手法を提案する。
我々は,この密接な境界を解析的かつ構造化的に飽和させる最適な測定値を構築するための体系的手法を提供する。
提案手法を量子レーダに適用し,アーサース・ケリー関係を改良した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.0104586293349587
- License:
- Abstract: The main challenge in multi-parameter quantum estimation lies in the incompatibility between optimal schemes for different parameters, which leads to nontrivial tradeoffs between the precision limits for estimating different parameters. Understanding and characterizing this tradeoff is essential in determining the ultimate precision limits in multi-parameter quantum estimation, making it a central topic in the field of quantum metrology. In this article, we present an approach that precisely quantifies the tradeoff resulting from incompatible optimal measurements in multi-parameter estimation. We derive a tight analytical tradeoff relation that determines the ultimate precision limits for estimating an arbitrary number of parameters encoded in pure quantum states. Additionally, we provide a systematic methodology for constructing optimal measurements that saturate this tight bound in an analytical and structured manner. To demonstrate the power of our findings, we applied our methodology to quantum radar, resulting in a refined Arthurs-Kelly relation that characterizes the ultimate performance for the simultaneous estimation of range and velocity. This showcases the transformative potential of our findings for many applications in quantum metrology.
- Abstract（参考訳）: 多パラメータ量子推定の主な課題は、異なるパラメータの最適スキーム間の不整合性であり、異なるパラメータを推定するための精度限界の間の非自明なトレードオフをもたらす。
このトレードオフを理解して特徴付けることは、マルチパラメータ量子推定における最終的な精度限界を決定するのに不可欠であり、量子力学の分野における中心的なトピックである。
本稿では,多パラメータ推定における不整合性最適測定結果のトレードオフを正確に定量化する手法を提案する。
我々は、純粋量子状態に符号化された任意の数のパラメータを推定するための究極の精度限界を決定する厳密な解析的トレードオフ関係を導出する。
さらに, この密接な境界を解析的, 構造的に飽和させる最適測定値を構築するための体系的手法を提案する。
提案手法を量子レーダに適用し, 距離と速度の同時推定における最終的な性能を特徴付ける改良されたアーサース・ケリー関係を導出した。
このことは、量子力学における多くの応用に対する我々の発見の変容の可能性を示している。
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