論文の概要: A tensor network approach to sensing quantum light-matter interactions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.12399v1
• Date: Wed, 16 Apr 2025 18:06:10 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-26 02:52:52.246088
• Title: A tensor network approach to sensing quantum light-matter interactions
• Title（参考訳）: 量子光-物質相互作用検出のためのテンソルネットワークアプローチ
• Authors: Aiman Khan, Francesco Albarelli, Animesh Datta,
• Abstract要約: 我々は、光が失われても、光によって探る量子物質系のパラメータを推定する精度の限界を提示する。 我々は検出された光の最終量子状態を行列積演算子として表現することに成功している。 我々の手法は、量子光-物質相互作用、量子光分光、量子熱力学、量子時計の研究に有用である。
• 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: We present the fundamental limits to the precision of estimating parameters of a quantum matter system probed by light, even when some of the light is lost. This practically inevitable scenario leads to a tripartite quantum system of matter, and light -- detected and lost. Evaluating fundamental information theoretic quantities such as the quantum Fisher information of only the detected light was heretofore impossible. We succeed by expressing the final quantum state of the detected light as a matrix product operator. We apply our method to resonance fluorescence and pulsed spectroscopy. For both, we quantify the sub-optimality of continuous homodyning and photo-counting measurements in parameter estimation. For the latter, we find that single-photon Fock state pulses allow higher precision per photon than pulses of coherent states. Our method should be valuable in studies of quantum light-matter interactions, quantum light spectroscopy, quantum stochastic thermodynamics, and quantum clocks.
• Abstract（参考訳）: 我々は、光が失われても、光によって探索された量子物質系のパラメータを推定する精度の基本的な限界を提示する。 この事実上不可避なシナリオは、物質と光が検出され、失われる三部作の量子システムに繋がる。 検出された光のみの量子フィッシャー情報などの基本的な情報理論量を評価することは、これまで不可能であった。 我々は検出された光の最終量子状態を行列積演算子として表現することに成功している。 共鳴蛍光法とパルス分光法に本手法を適用した。 本研究では,パラメータ推定における連続的ホモダイニングと光計数測定の準最適性を定量化する。 後者の場合、単一光子フォック状態パルスはコヒーレント状態のパルスよりも光子当たりの精度が高いことが分かる。 我々の手法は、量子光-物質相互作用、量子光分光、量子確率熱力学、量子時計の研究に有用である。

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