論文の概要: Heisenberg limit in phase measurements: the threshold detection approach
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.06714v1
- Date: Sat, 10 May 2025 17:39:36 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-13 20:21:49.007524
- Title: Heisenberg limit in phase measurements: the threshold detection approach
- Title（参考訳）: 位相測定におけるハイゼンベルク限界-しきい値検出アプローチ
- Authors: D. I. Salykina, V. S. Liamin, V. L. Gorshenin, B. N. Nougmanov, F. Ya. Khalili,
- Abstract要約: 我々は、標準(単腕と二腕)光干渉計で実現可能な基本感度限界を解析する。
出力光の測定には、標準ホモダイン測定と非線形しきい値測定の2つのタイプを考慮する。
- 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: We analyze the fundamental sensitivity limits, achievable by the standard (single- and two-arm) optical interferometers using the Gaussian (squeezed coherent) quantum states of the probing light. We consider two types of the measurements of the output light -- the standard homodyne measurement and the non-linear threshold measurement [Helstrom, ``Quantum detection and estimation theory'' (1976)]. The latter one allow to recover in one-shot measurement the phase information carried out by the second momenta of the quadrature amplitudes of the output light, providing the sensitivity saturating the Quantum Cramer-Rao bound. We show that in all considered cases, the Heisenberg scaling for the phase measurement error $\Delta\phi = K/N$ can be achieved, where $K\sim1$ is a numerical prefactor and $N$ is the mean photon number. The specific value of the prefactor depends on the interferometer topology, the measurement type, and the quantum state of the probing light. The smaller it is, the more narrow is the range of the values of $\phi$ where the sensitivity that close to the best one for this specific case is provided.
- Abstract（参考訳）: 探索光のガウス量子状態を用いて、標準(単腕および二腕)光干渉計で達成可能な基本感度限界を解析する。
出力光の測定には、標準ホモダイン測定と非線形しきい値測定(Helstrom, ``Quantum detection and Estimation theory'' (1976))の2つのタイプを考慮する。
後者は、出力光の二次振幅の第2モータによって実行される位相情報をワンショットで測定し、量子クレーマー-ラオ境界を飽和させる感度を与える。
すべての考察例において、位相測定誤差 $\Delta\phi = K/N$ に対するハイゼンベルクスケーリングが達成できることを示し、ここでは、$K\sim1$ は数値的プレファクタであり、$N$ は平均光子数である。
プレファクタの具体的な値は、干渉計トポロジー、測定タイプ、探査光の量子状態に依存する。
より小さいほど、より狭くなるのは$\phi$の値の範囲であり、この特定の場合の最良の値に近い感度が提供される。
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