論文の概要: Optimal Quantum Estimation with Stabilizer-Based Local Measurements

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.07150v1
• Date: Sun, 10 Aug 2025 02:51:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-12 21:23:28.729517
• Title: Optimal Quantum Estimation with Stabilizer-Based Local Measurements
• Title（参考訳）: 安定化器を用いた局所測定による最適量子推定
• Authors: Jia-Xuan Liu, Hai-Long Shi, Chunfeng Wu, Sixia Yu,
• Abstract要約: 局所測定を用いて量子クラム・ラオ境界(QCRB)を飽和させるための気象スキームの十分な基準を示す。 グラフ状態の族は、準最適精度のスケーリングを達成するプローブ状態として識別される。 プローブ状態のいくつかの部分空間を構築し、QCRBを局所的な測定で飽和させるだけでなく、ほぼ不変な精度のスケーリングも維持する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.9436039611833964
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: A central challenge in quantum metrology is to identify optimal protocols under measurement constraints that reflect realistic experimental conditions, e.g., local measurements in multipartite scenarios. Here, we present a sufficient criterion for metrological schemes to saturate the quantum Cram\'er-Rao bound (QCRB) using local measurements, based on stabilizer formalism. In ideal settings, we show that graph states always admit local estimation protocols with an optimal estimation precision determined only by the underlying graph structure. A family of graph states is identified as probe states that achieve suboptimal precision scaling. In noisy environments, we construct several subspaces of probe states (mixed in general) that not only saturate the QCRB with local measurements but also maintain approximately invariant precision scaling. These subspaces offer multiple metrological advantages, including high precision, partial noise resilience, and noise-correcting capability prior to parameter encoding. Under dephasing noise, they exhibit markedly better performance than Greenberger-Horne-Zeilinger states. Our results advance the framework for local-measurement quantum metrology, achieving a robust trade-off between precision and noise tolerance.
• Abstract（参考訳）: 量子力学における中心的な課題は、現実的な実験条件、例えばマルチパーティイトシナリオにおける局所的な測定を反映する測定制約の下で最適なプロトコルを特定することである。 ここでは, 量子クラム・ラオ境界 (QCRB) の飽和度を, 安定化器の定式化に基づく局所測定により求めるのに十分な基準を提示する。 理想的な設定では、グラフ状態は、基礎となるグラフ構造によってのみ決定される最適推定精度で、常に局所推定プロトコルを許容することを示す。 グラフ状態の族は、準最適精度のスケーリングを達成するプローブ状態として識別される。 ノイズの多い環境では、QCRBを局所的な測定で飽和させるだけでなく、およそ不変精度のスケーリングを維持できるプローブ状態(一般に混合)のいくつかの部分空間を構築する。 これらのサブスペースは、高精度、部分的なノイズ耐性、パラメータエンコーディング前のノイズ補正機能など、複数のメロジカルな利点を提供する。 誇張された雑音の下では、グリーンベルガー=ホルン=ザイリンガーの法則よりも著しく優れた性能を示す。 本研究は, 局所測定量子力学の枠組みを推し進め, 精度と耐雑音性との堅牢なトレードオフを実現することを目的としている。

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