論文の概要: Extending the dynamic range in quantum frequency estimation with sequential weak measurements

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.01474v1
• Date: Mon, 01 Sep 2025 13:42:17 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-04 15:17:03.721907
• Title: Extending the dynamic range in quantum frequency estimation with sequential weak measurements
• Title（参考訳）: 逐次弱測定による量子周波数推定におけるダイナミックレンジの拡張
• Authors: Su Direkci, Manuel Endres, Tuvia Gefen,
• Abstract要約: 本研究では, アンシラ量子ビットを用いた弱い測定により, ダイナミックレンジを拡張し, 位相すべりノイズを克服する手法について検討した。 我々は、任意の光数の原子に対して最適な測定強度を同定する、最適な弱い測定プロトコルを見いだす。 そして、弱・射影的な測定を組み合わせ、ノイズのない精度の限界を飽和させるプロトコルを構築し、これまで提案されていた位相すべり雑音抑圧法より優れる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.10923877073891443
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum metrology explores optimal quantum protocols for parameter estimation. In the context of optical atomic clocks, conventional protocols focus on optimal input states and measurements to achieve enhanced sensitivities. However, such protocols are typically limited by phase slip errors inflicted due to the decoherence of the local oscillator. Here, we study schemes to extend the dynamic range and overcome phase slip noise through weak measurements with ancilla qubits. Using coherent spin states, we find optimal weak measurements protocols: we identify optimal measurement strength for any given interrogation time and number of atoms. Then, we combine weak and projective measurements to construct a protocol that asymptotically saturates the noiseless precision limits, and outperforms previously proposed methods for phase slip noise suppression.
• Abstract（参考訳）: 量子気象学はパラメータ推定のための最適量子プロトコルを探索する。 光原子時計の文脈では、従来のプロトコルは、感度を高めるために最適な入力状態と測定に重点を置いている。 しかし、そのようなプロトコルは通常、局所振動子のデコヒーレンスに起因する位相すべり誤差によって制限される。 そこで本研究では, アンシラ量子ビットを用いた弱い測定により, ダイナミックレンジを拡張し, 位相すべりノイズを克服する手法について検討する。 我々は、コヒーレントスピン状態を用いて最適な弱い測定プロトコルを見つけ、任意の尋問時間と原子数に対する最適な測定強度を同定する。 そこで, 従来の位相すべり雑音抑制手法よりも優れ, 位相すべり雑音抑制法よりも優れた位相特性を持つプロトコルを構築した。

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