論文の概要: Improved linear and Kerr nonlinear phase estimation via photon addition operations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.16123v1
- Date: Thu, 22 May 2025 01:57:17 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-23 17:12:47.970686
- Title: Improved linear and Kerr nonlinear phase estimation via photon addition operations
- Title（参考訳）: 光子付加操作による線形およびカー非線形位相推定の改善
- Authors: Zekun Zhao, Qingqian Kang, Shoukang Chang, Teng Zhao, Cunjin Liu, Xin Su, Liyun Hu,
- Abstract要約: 光子付加非ガウス演算とKerr非線形位相シフト器の両方を用いることで、量子測定の精度を効果的に向上することができる。
ここでは、パリティ検出を伴うマッハ・ツェンダー干渉計への入力として、コヒーレント状態混合光子添加圧縮真空状態を用いる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.0432593376885402
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The accuracy of quantum measurements can be effectively improved by using both photon-added non-Gaussian operations and Kerr nonlinear phase shifters. Here, we employ coherent state mixed photon-added squeezed vacuum state as input into a Mach-Zehnder interferometer with parity detection, thereby achieving a significant enhancement in phase measurement accuracy. Our research focuses on phase sensitivity of linear phase shift under both ideal conditions and photon loss, as well as quantum Fisher information. The results demonstrate that employing the photon addition operations can markedly enhance phase sensitivity and quantum Fisher information, and the measurement accuracy can even approach the Heisenberg limit. In addition, we delve deeper into the scenario of replacing the linear phase shifter with a Kerr nonlinear one and systematically analyze the quantum Fisher information under both ideal and photon loss conditions. By comparison, it is evident that employing both the photon addition operations and the Kerr nonlinear phase shifter can further significantly enhance phase measurement accuracy while effectively improving the system's robustness against photon loss. These findings are instrumental in facilitating the development and practical application of quantum metrology.
- Abstract（参考訳）: 光子付加非ガウス演算とKerr非線形位相シフト器の両方を用いることで、量子測定の精度を効果的に向上することができる。
ここでは、パリティ検出によるマッハ・ツェンダー干渉計への入力として、コヒーレント状態混合光子添加圧縮真空状態を用い、位相測定精度を大幅に向上させる。
本研究は, 理想的な条件下での線形位相シフトの位相感度と光子損失, および量子フィッシャー情報に焦点をあてる。
その結果、光子付加演算を用いることで位相感度と量子フィッシャー情報を著しく向上することができ、測定精度がハイゼンベルク限界に近づくことさえできることを示した。
さらに、線形位相シフタを非線形にKerrに置き換えるシナリオを深く掘り下げ、理想的および光子損失条件下で量子フィッシャー情報を体系的に解析する。
比較すると,光子付加操作とKerr非線形位相シフト器の両方を用いることで,光子損失に対するシステムのロバスト性を効果的に向上しつつ,位相測定精度をさらに向上させることができることが明らかとなった。
これらの知見は量子気象学の発展と実用化を促進するのに有効である。
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