論文の概要: Coherence as a resource for phase estimation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.18544v1
• Date: Sat, 24 May 2025 06:18:15 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-27 16:58:42.494821
• Title: Coherence as a resource for phase estimation
• Title（参考訳）: 位相推定のための資源としてのコヒーレンス
• Authors: Felix Ahnefeld, Thomas Theurer, Martin B. Plenio,
• Abstract要約: 位相推定プロトコルの性能と量子コヒーレンスを定量的に結合する。 我々は、状態のコヒーレンスと位相推定の値を直接接続するコヒーレンス尺度の族を構築する。 これは、位相推定に不可欠なリソースとしてコヒーレンスを確立し、従って、サブルーチンとしてそれに依存する任意の量子技術に対してである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8192907805418583
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum phase estimation is a core problem in quantum technologies ranging from metrology to quantum computing, where phase estimation is a key subroutine in various algorithms. Here, we quantitatively connect the performance of phase estimation protocols with quantum coherence. To achieve this, we construct and characterize resource theories of quantum networks that cannot generate coherence. Given multiple copies of a unitary encoding an unknown phase and a fixed coherent state, we estimate the phase using such networks. For a unified and general approach, we assess the quality of the estimate using a generic cost function that penalizes deviations from the true value. We determine the minimal average cost that can be achieved in this manner and explicitly derive optimal protocols. From this we construct a family of coherence measures that directly connect a state's coherence with its value for phase estimation, demonstrating that every bit of coherence helps. This establishes coherence as an essential resource for phase estimation and, thus, for any quantum technology relying on it as a subroutine.
• Abstract（参考訳）: 量子位相推定は、量子論から量子コンピューティングまで、様々なアルゴリズムにおいて重要なサブルーチンである量子技術における中核的な問題である。 本稿では,位相推定プロトコルの性能と量子コヒーレンスを定量的に結合する。 これを実現するために,コヒーレンスを生成できない量子ネットワークの資源理論を構築し,特徴付ける。 未知の位相と固定コヒーレント状態を符号化するユニタリの複数のコピーを仮定し、そのようなネットワークを用いて位相を推定する。 統一的かつ汎用的なアプローチでは、真の値から逸脱を罰する一般的なコスト関数を用いて、見積もりの品質を評価する。 この方法で達成できる最小平均コストを決定し、最適なプロトコルを明示的に導出する。 このことから、状態のコヒーレンスと位相推定の値を直接結びつける一連のコヒーレンス測度を構築し、コヒーレンスの全ビットが役に立つことを示す。 これは、位相推定に不可欠なリソースとしてコヒーレンスを確立し、従って、サブルーチンとしてそれに依存する任意の量子技術に対してである。

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