論文の概要: Enhanced frequency estimation by non-Gaussianity of Fock states

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.14870v1
• Date: Tue, 20 May 2025 20:01:09 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-22 15:42:58.729684
• Title: Enhanced frequency estimation by non-Gaussianity of Fock states
• Title（参考訳）: フォック状態の非ガウス性による周波数推定の高度化
• Authors: Jonas F. G. Santos,
• Abstract要約: 量子プローブを用いた周波数推定における非ガウス性の影響について検討する。 本結果は,非ガウス状態における量子フィッシャー情報の顕著な向上を示すものである。
• 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: Leveraging the unique quantum properties of non-Gaussian states is crucial for advancing continuous variable quantum technologies. Recent experimental advancements in generating non-Gaussian states, coupled with theoretical findings of their superior performance in quantum information protocols compared to Gaussian states, motivate this investigation. This work investigates the impact of non-Gaussianity on the precision of frequency estimation using a quantum probe. We analyze a single bosonic mode and its non-Gaussian excited states as a system, while the frequency estimation is investigated by explicitly computing the quantum Fisher information. Our results demonstrate a significant enhancement in the quantum Fisher information for non-Gaussian states compared to Gaussian states with equivalent second-order moments. Importantly, we find that the increased quantum Fisher information achieved with non-Gaussian states outweighs their higher energetic cost compared to the Gaussian ground state. We also briefly discuss two photonic non-Gaussian state generation schemes: interaction with an ancillary system and the use of photon number measurement on the photonic probe.
• Abstract（参考訳）: 非ガウス状態のユニークな量子特性を活用することは、連続変数量子技術の進歩に不可欠である。 ガウス状態の生成に関する最近の実験的進歩は、ガウス状態と比較して量子情報プロトコルの性能が優れているという理論的知見と相まって、この研究を動機付けている。 本研究では、量子プローブを用いた周波数推定精度に対する非ガウス性の影響について検討する。 単一ボソニックモードとその非ガウス励起状態をシステムとして解析し、周波数推定は量子フィッシャー情報を明示的に計算することによって検討する。 その結果,ガウス的でない状態に対する量子フィッシャー情報の量子化はガウス的状態と等価な2次モーメントを持つガウス的状態と比較して顕著に向上した。 重要なことに、非ガウス状態で達成された量子フィッシャー情報の増大は、ガウス基底状態よりも高いエネルギーコストを上回ります。 また,2つのフォトニック非ガウス状態生成スキームについて概説した。

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