論文の概要: Quantum Phase Estimation Beyond the Gaussian Limit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.13046v1
• Date: Mon, 18 Aug 2025 16:03:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-19 14:49:11.472735
• Title: Quantum Phase Estimation Beyond the Gaussian Limit
• Title（参考訳）: ガウス限界を超えた量子位相推定
• Authors: Kimin Park, Tanjung Krisnanda, Yvonne Gao, Radim Filip,
• Abstract要約: 標準量子限界を超える重要なマイルストーンは、ガウス境界を超えている。 ある種の非ガウス状態はこのガウス境界を中間エネルギー範囲内で上回ることができる。 この研究は非ガウス性や非対称性の基本的な影響に光を当てる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3495246564946556
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum metrology aims to enhance measurement precision beyond the standard quantum limit (SQL), the benchmark set by classical resources, enabling advances in sensing, imaging, and fundamental physics. A critical milestone beyond the SQL is surpassing the Gaussian bound -- the fundamental precision limit achievable with any Gaussian state, such as optimally squeezed states. Certain non-Gaussian states, specifically asymmetric superpositions of coherent states (SCS) and superpositions of a vacuum and a Fock state (ON states), can outperform this Gaussian bound within an intermediate energy range. In particular, asymmetric SCS emerge as a highly practical resource for near-term quantum sensing architectures operating beyond the Gaussian limit due to their efficient preparation and processing via a constant-complexity protocol. Our comprehensive analysis under realistic loss, noise, and detection schemes quantifies the critical trade-off between achievable precision and the operational range of the non-Gaussian advantage. This work sheds light on the fundamental impact of non-Gaussianity and asymmetry on metrological tasks, and offers insights on how to leverage such resources in realistic near-term quantum enhanced sensors beyond the Gaussian limit.
• Abstract（参考訳）: 量子メートル法は、古典的なリソースによって設定されたベンチマークである標準量子限界(SQL)を超えて測定精度を高めることを目的としており、センシング、イメージング、基礎物理学の進歩を可能にする。 SQLを超えた重要なマイルストーンは、最適に絞られた状態など、任意のガウス状態で達成可能な基本的な精度限界であるガウス境界を超えている。 ある種の非ガウス状態、特にコヒーレント状態(SCS)の非対称重ね合わせと真空とフォック状態(ON状態)の重ね合わせは、中間エネルギー範囲内でこのガウス境界よりも優れている。 特に、非対称SCSは、その効率的な準備と一定の複雑度プロトコルによる処理のため、ガウス限界を超えて動作する近距離量子センシングアーキテクチャのための非常に実用的なリソースとして出現する。 現実的損失,ノイズ,検出方式に基づく包括的解析は,達成可能な精度と非ガウス的優位性の運用範囲との間の重要なトレードオフを定量化する。 この研究は、非ガウス性と非対称性の基本的な影響に光を当て、ガウス限界を超える現実的な短期量子増強センサーにおいて、そのような資源をどのように活用するかについての洞察を与える。

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