論文の概要: Multiple phase estimation with photon-added multi-mode coherent states of GHZ-type
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.10161v1
- Date: Thu, 15 May 2025 10:42:59 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-16 22:29:06.285917
- Title: Multiple phase estimation with photon-added multi-mode coherent states of GHZ-type
- Title（参考訳）: GHZ型光子付加多モードコヒーレント状態を用いた多重位相推定
- Authors: Hanan Saidi, Abdallah Slaoui, Hanane El Hadfi, Rachid Ahl Laamara,
- Abstract要約: 我々は、特に非線形プロトコルにおいて、同時推定が一般に独立推定より優れていることを示す。
また,PACSをベースとしたGHZ状態とNOON状態および絡み合ったコヒーレント状態を比較し,それぞれの相対的な性能を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
- Abstract: This paper explores multiparameter quantum metrology using Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ)-type photon-added coherent states (PACS) and investigates both independent and simultaneous parameter estimation with linear and non-linear protocols, highlighting the significant potential of quantum resources to enhance precision in multiparameter scenarios. To provide a comprehensive analysis, we explicitly derive analytical expressions for the quantum Cram\'er-Rao bound (QCRB) for each protocol. Additionally, we compare the two estimation strategies, examining the behavior of their QCRBs and offering insights into the advantages and limitations of these quantum states in various contexts. Our results show that simultaneous estimation generally outperforms independent estimation, particularly in non-linear protocols. Furthermore, we analyze how the QCRB varies with the coherent state amplitude $|\alpha|^2$, the number of estimated parameters $d$, and the photon excitation order $n$ across three protocols. The results indicate that increasing $|\alpha|^2$ and decreasing $d$ improves estimation precision. For low $n$, the variation in the QCRB is similar for both symmetric and antisymmetric cases; however, at higher $n$, the antisymmetric case exhibits slightly better precision. The dependence on $d$ is comparable for both types of states. We also compare PACS-based GHZ states with NOON states and entangled coherent states, demonstrating the relative performance of each. Finally, we conclude with an analysis of homodyne detection in the context of a linear protocol, discussing its impact on estimation accuracy.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) 型光子付加コヒーレント状態 (PACS) を用いたマルチパラメータ量子メトロジーについて検討し,線形および非線形プロトコルによる独立パラメータ推定と同時パラメータ推定の両方について検討し,マルチパラメータシナリオにおける量子資源の有意なポテンシャルを強調した。
包括的解析のために、各プロトコルの量子Cram\'er-Rao界(QCRB)の解析式を明示的に導出する。
さらに、これらの2つの推定戦略を比較し、それらのQCRBの挙動を調べ、様々な文脈におけるこれらの量子状態の利点と限界についての洞察を提供する。
本結果から,特に非線形プロトコルにおいて,同時推定は独立推定よりも優れることがわかった。
さらに、QCRBがコヒーレント状態振幅$|\alpha|^2$、推定パラメータ$d$、光子励起オーダー$n$とどのように変化するかを分析する。
その結果,$|\alpha|^2$の増加と$d$の減少が推定精度の向上を示唆した。
低$n$の場合、QCRBの変動は対称と反対称の両方の場合と似ているが、高い$n$の場合、反対称の場合の方がわずかに精度が良い。
$d$への依存は、両方の状態のタイプに匹敵する。
また,PACSをベースとしたGHZ状態とNOON状態および絡み合ったコヒーレント状態を比較し,それぞれの相対的な性能を示す。
最後に、線形プロトコルの文脈におけるホモダイン検出の分析を行い、その推定精度への影響について論じる。
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