論文の概要: Quantum estimation of cosmological parameters
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.12228v1
- Date: Wed, 16 Jul 2025 13:40:46 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-17 19:00:11.407396
- Title: Quantum estimation of cosmological parameters
- Title（参考訳）: 宇宙パラメータの量子推定
- Authors: Michał Piotrak, Thomas Colas, Ana Alonso-Serrano, Alessio Serafini,
- Abstract要約: インフレーションの終了時の宇宙論的摂動を記述した量子力学ツール(量子フィッシャー情報)を、圧縮された量子状態に適用する。
古典的なフィッシャー情報と量子的なフィッシャー情報のギャップは、モードが水平線外に費やされるeフォールドの数とともに指数関数的に増加する。
インフレーション摂動の減衰モードにアクセスすることは、テンソル-スカラー比の推定を指数関数的に改善するために必要な条件である(しかし十分ではない)。
- 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: Understanding how well future cosmological experiments can reconstruct the mechanism that generated primordial inhomogeneities is key to assessing the extent to which cosmology can inform fundamental physics. In this work, we apply a quantum metrology tool - the quantum Fisher information - to the squeezed quantum state describing cosmological perturbations at the end of inflation. This quantifies the ultimate precision achievable in parameter estimation, assuming ideal access to early-universe information. By comparing the quantum Fisher information to its classical counterpart - derived from measurements of the curvature perturbation power spectrum alone (homodyne measurement) - we evaluate how close current observations come to this quantum limit. Focusing on the tensor-to-scalar ratio as a case study, we find that the gap between classical and quantum Fisher information grows exponentially with the number of e-folds a mode spends outside the horizon. This suggests the existence of a highly efficient (but presently inaccessible) optimal measurement. Conversely, we show that accessing the decaying mode of inflationary perturbations is a necessary (but not sufficient) condition for exponentially improving the inference of the tensor-to-scalar ratio.
- Abstract（参考訳）: 将来の宇宙実験がいかにして原始的不均一性を生み出すメカニズムを再構築できるかを理解することは、宇宙学が基礎物理学にどのような影響を及ぼすかを評価する鍵となる。
本研究では、インフレーションの終了時の宇宙論的摂動を記述した量子力学ツール、量子フィッシャー情報を適用する。
これはパラメータ推定において達成可能な究極の精度を定量化し、早期ユニバース情報への理想的なアクセスを仮定する。
量子フィッシャー情報を、曲率摂動パワースペクトルのみの測定(ホモジン測定)から導かれる古典的なそれと比較することにより、この量子限界にいかに近い電流観測が現れるかを評価する。
例として、テンソル-スカラー比に着目し、古典的および量子的フィッシャー情報のギャップは、モードが水平線外に費やされるeフォールドの数とともに指数関数的に増加する。
これは、非常に効率的な(しかし現在到達不可能な)最適測定の存在を示唆している。
逆に、インフレーション摂動の減衰モードにアクセスすることは、テンソル-スカラー比の推定を指数関数的に改善するために必要な条件である(しかし十分ではない)。
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