論文の概要: Estimation of multiple parameters encoded in the modal structure of light
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.16435v1
- Date: Thu, 22 May 2025 09:20:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-23 17:12:48.18712
- Title: Estimation of multiple parameters encoded in the modal structure of light
- Title（参考訳）: 光のモーダル構造に符号化された多重パラメータの推定
- Authors: Alexander Boeschoten, Giacomo Sorelli, Manuel Gessner, Claude Fabre, Nicolas Treps,
- Abstract要約: 光が膨張するモードの形状に符号化された複数のパラメータを同時に推定する問題について検討する。
それぞれのパラメータは、1つの非真空モードまたは平均場モードの微分に比例するモードに関連付けられる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 39.58317527488534
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We investigate the problem of estimating simultaneously multiple parameters encoded in the shape of the modes on which the light is expanded. For this, we generalize the mode-encoded parameter estimation theory as introduced in Ref.[1] to a multi-parameter scenario. We derive the general expression for the Quantum Fisher information matrix and establish the conditions under which the multi-parameter Quantum Cram\'er-Rao bound is attainable. In specific scenarios, we find that each parameter can be associated with a mode -- the detection mode -- that is proportional to the derivative of either a single non-vacuum mode or the mean-field mode. For a single non-vacuum mode, the correlation between parameters is determined by the real part of the overlap of these detection modes, while in the case of a strong mean-field by the covariance of the quadrature operators of the derivative modes. In both cases, the attainability of the Quantum Cram\'er-Rao bound is determined by the imaginary part of the overlap of the detection modes. Our findings provide clear criteria for optimal joint estimation of parameters encoded in the modal structure of light, and can be used to benchmark experimental multi-parameter estimations and find optimal measurement strategies by carefully shaping the modes and populating them with non-classical light.
- Abstract（参考訳）: 光が膨張するモードの形状に符号化された複数のパラメータを同時に推定する問題について検討する。
このため、Refで導入されたモード符号化パラメータ推定理論を一般化する。
[1] マルチパラメータのシナリオ。
我々は、量子フィッシャー情報行列の一般表現を導出し、マルチパラメータのクラム・ラオ境界が到達可能な条件を確立する。
特定のシナリオでは、各パラメータは1つの非真空モードまたは平均場モードの微分に比例するモード(検出モード)に関連付けられる。
単一の非真空モードでは、これらの検出モードの重なりの実際の部分によってパラメータ間の相関が決定され、一方、微分モードの二次作用素の共分散により強い平均場が決定される。
どちらの場合も、量子クラム・ラオ境界の到達性は、検出モードの重複の虚部によって決定される。
本研究は,光のモーダル構造に符号化されたパラメータの最適結合推定基準について明らかにし,実験的なマルチパラメータ推定をベンチマークし,モードを慎重に整形し,非古典的な光でポピュレーションすることで,最適な測定方法を見出すことができる。
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