論文の概要: Resources for bosonic metrology: quantum-enhanced precision from a superselection rule perspective
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.13245v1
- Date: Thu, 17 Jul 2025 15:54:34 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-18 20:10:24.565004
- Title: Resources for bosonic metrology: quantum-enhanced precision from a superselection rule perspective
- Title（参考訳）: ボソニック・メトロジーの資源--超選択規則の観点からの量子化精度
- Authors: Astghik Saharyan, Eloi Descamps, Arne Keller, Pérola Milman,
- Abstract要約: 我々は、既知のすべての精度向上体制を包含する量子力学の統一的な枠組みを提案する。
量子光学の離散的極限と連続的極限の両方を包含することを示す。
また、任意の多モード絡み合ったプローブ状態を用いて精度を最適化する戦略も開発している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum optics and atomic systems are prominent platforms for exploiting quantum-enhanced precision in parameter estimation. However, not only are quantum optical and atomic systems often treated separately, but even within quantum optics, identifying optimal probes (quantum states) and evolutions (parameter-dependent dynamics) typically relies on case-by-case analyses. Mode, and sometimes only particle entanglement, can yield quantum enhancement of precision in continuous- and discrete-variable regimes, yet a clear connection between these regimes remains elusive. In this work, we present a unified framework for quantum metrology that encompasses all known precision-enhancing regimes using bosonic resources. We introduce a superselection rule compliant representation of the electromagnetic field that explicitly incorporates the phase reference, enforcing total particle number conservation. This approach provides a description of the electromagnetic field which is formally equivalent to the one employed in atomic systems, and we show how it encompasses both the discrete and the continuous limits of quantum optics. Within this framework, we consistently recover established results while offering a coherent physical interpretation of the quantum resources responsible for precision enhancement. Moreover, we develop general strategies to optimize precision using arbitrary multimode entangled probe states. Finally, our formalism readily accommodates noise, measurement strategies and non-unitary evolutions, extending its applicability to realistic experimental scenarios.
- Abstract（参考訳）: 量子光学と原子系は、パラメータ推定において量子強調精度を利用するための顕著なプラットフォームである。
しかし、量子光学系や原子系はしばしば別々に扱われるだけでなく、最適プローブ(量子状態)と進化(パラメータ依存力学)を識別する量子光学系でも、ケースバイケース分析に頼っている。
モードは、時として粒子の絡み合いのみであり、連続的および離散的変化可能な状態において精度の量子的向上をもたらすが、これらの状態の間の明確な関係は解明されていない。
本研究では、ボソニック資源を用いた全ての既知の精度向上レギュラーを含む量子力学の統一フレームワークを提案する。
我々は、位相参照を明示的に含み、全粒子数保存を強制する電磁場の超選択規則に準拠した表現を導入する。
このアプローチは、正式には原子系で用いられる電磁場と等価である電磁場の説明を提供し、量子光学の離散的および連続的極限の両方を包含することを示す。
本枠組みでは, 精度向上に寄与する量子資源のコヒーレントな物理解釈を提供しながら, 確立された結果を常に回復する。
さらに、任意の多モード絡み合ったプローブ状態を用いて精度を最適化するための一般的な戦略を開発する。
最終的に、私たちのフォーマリズムは、ノイズ、測定戦略、非単体進化を容易に許容し、現実的な実験シナリオにその適用範囲を広げる。
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