論文の概要: Quantum state smoothing when Alice assumes the wrong type of monitoring by Bob

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.15951v1
• Date: Thu, 19 Jun 2025 01:33:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-23 19:00:04.903264
• Title: Quantum state smoothing when Alice assumes the wrong type of monitoring by Bob
• Title（参考訳）: アリスがボブの間違ったタイプのモニタリングを仮定したときの量子状態の平滑化
• Authors: Areeya Chantasri, Kiarn T. Laverick, Howard M. Wiseman,
• Abstract要約: アリスの真の状態の推定精度は、彼女の設定、ボブの実際の設定、そして間違った仮定された設定に強く依存していることを示す。 いくつかのケースでは、間違った滑らか化は正しい滑らか化と同程度に正確であるが、別のケースではアリスのフィルタリングされた推定値よりもはるかに正確でないことも示している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: An open quantum system leaks information into its environment. In some circumstances it is possible for an observer, say Alice, to recover that information, as a classical measurement record, in a variety of different ways, using different experimental setups. The optimal way for Alice to estimate the quantum state at time $t$ from the record before $t$ is known as quantum filtering. Recently, a version of quantum smoothing, in which Alice estimates the state at time $t$ using her record on both sides of $t$, has been developed. It requires Alice to make optimal inferences about the pre-$t$ record of a second observer, say Bob, who recovers whatever information Alice does not. But for Alice to make this inference, she needs to know Bob's setup. In this paper we consider what happens if Alice is mistaken in her assumption about Bob's setup. We show that the accuracy -- as measured by the Trace-Squared-Deviation, of Alice's estimate of the true state (i.e., the state conditioned on her and Bob's pre-$t$ records) -- depends strongly on her setup, Bob's actual setup, and the wrongly assumed setup. Using resonance fluorescence as a model system, we show numerically that in some cases the wrong smoothing is almost as accurate as the right smoothing, but in other cases much less accurate, even being less accurate than Alice's filtered estimate. Curiously, in some of the latter cases the fidelity of Alice's wrong estimate with the true state is actually higher than that of her right estimate. We explain this, and other features we observe numerically, by some simple analytical arguments.
• Abstract（参考訳）: オープン量子システムは、その環境に情報を漏らす。 いくつかの状況では、Alice氏のような観測者が、様々な実験装置を用いて、古典的な測定記録として、様々な方法でその情報を復元することが可能である。 アリスが、$t$以前の記録から、時刻$t$の量子状態を推定する最適な方法は、量子フィルタリング(quantum filtering)として知られている。 最近では、Alice が t$ の両面のレコードを用いて、時刻 $t$ の状態を推定する量子スムーシングバージョンが開発されている。 アリスは2番目のオブザーバーの記録について最適な推定をする必要がある、とBobは言う。 しかし、アリスがこの推測をするには、ボブのセットアップを知る必要がある。 本稿では、Alice氏がBobのセットアップについて仮定を間違えたらどうなるかを検討する。 我々は、アリスが真の状態(すなわち、彼女に条件づけられた状態とBobの$-t$レコード)を見積もったトレース・スクエア・デバイテーション(Trace-Squared-Deviation)によって測定された精度が、彼女のセットアップ、Bobの実際のセットアップ、そして誤って想定された設定に強く依存していることを示します。 共鳴蛍光をモデルシステムとして用いた場合、間違った滑らか化が正しい滑らか化と同程度に正確である場合もあれば、アリスのフィルタリングされた推定値よりもはるかに精度が低い場合もある。 皮肉なことに、いくつかの後者のケースでは、アリスの真の状態に対する間違った見積もりの忠実さは、実際には彼女の正しい見積もりよりも高い。 いくつかの単純な解析的議論によって、これを説明し、また、数値的に観察するその他の特徴について説明する。

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