論文の概要: Optimal quantum superresolution for full distance between incoherent optical sources in two dimensions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.08049v2
- Date: Tue, 21 Oct 2025 06:15:01 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-25 03:08:09.119864
- Title: Optimal quantum superresolution for full distance between incoherent optical sources in two dimensions
- Title（参考訳）: 2次元における非コヒーレント光源間全距離の最適量子超解像
- Authors: Junyan Li, Shengshi Pang,
- Abstract要約: 量子超解像は、一対の非コヒーレントな点源の分離を推定する際に、無矛盾の精度を達成することができる。
本稿では,2次元イメージングシステムにおける任意の強度を持つ2つの不整点源間の全距離推定精度について検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.3190120766541575
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The Rayleigh criterion has long served as a fundamental limit for the resolution of optical imag- ing. Recent advances in multiparameter quantum metrology have led to quantum superresolution that can break this limit and achieve nonvanishing precision in estimating the separation between a pair of closely located incoherent point sources. For two-dimensional optical systems, the quantum superresolution has been studied for the Cartesian components of separation between two incoherent point sources. However, the precision limit of estimating the full distance between two point sources remains unknown so far. In this paper, we investigate the estimation precision of the full distance between two incoherent point sources with arbitrary intensities in a two-dimensional imaging sys- tem. Through the multiparameter quantum estimation theory, we obtain the ultimate estimation precision for the distance and show that it remains nonzero when the distance approaches zero, which surpasses the Rayleigh criterion. We further show the dependence of the estimation precision on the relative orientation between the two point sources, which leads to a novel scheme that can enhance the precision by aligning the sources along proper directions if the point-spread functions are not circularly symmetric, and the enhancement is determined by the extent to which the point- spread functions deviate from circular symmetry. Finally, the results are illustrated by incoherent sources with Gaussian point-spread functions.
- Abstract（参考訳）: レイリーの基準は長い間、光学的虚像の分解の基本的な限界として機能してきた。マルチパラメータ量子メートル法の最近の進歩は、この限界を破り、近位置不整点源の1対の分離を推定する不整点精度を達成することができる量子超解法へと導いてきた。
2次元光学系において、量子超解像は2つの不整点源間の分離のカルテシアン成分について研究されている。
しかし、2つの点源間の全距離を推定する精度の限界は今のところ不明である。
本稿では,2次元イメージングサイステンテムにおける任意の強度を持つ2つの不整点源間の全距離の推定精度について検討する。
多パラメータ量子推定理論により、距離の最終的な推定精度を求め、距離がレイリー基準を超えるゼロに近づくと、その距離はゼロのままであることを示す。
さらに,2つの点源間の相対的向きに対する推定精度の依存性を示すとともに,点スプレッド関数が円対称でない場合,音源を適切な方向に沿って整列させることにより精度を向上させる新しいスキームを導出し,点スプレッド関数が円対称から逸脱する程度で拡張を決定する。
最後に、結果はガウス点スプレッド関数を持つ非コヒーレントな情報源によって示される。
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