論文の概要: Quantum metrology through spectral measurements in quantum optics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.04300v1
• Date: Thu, 04 Sep 2025 15:14:16 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-12 14:01:31.350874
• Title: Quantum metrology through spectral measurements in quantum optics
• Title（参考訳）: 量子光学におけるスペクトル測定による量子気象学
• Authors: Alejandro Vivas-Viaña, Carlos Sánchez Muñoz,
• Abstract要約: 継続的に監視される量子システムは量子気象学の有望なプラットフォームとして現れつつある。 中心的な課題は、放射光の量子状態に符号化された未知のパラメータに関する情報を最適に抽出する測定戦略を特定することである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 45.88028371034407
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Continuously monitored quantum systems are emerging as promising platforms for quantum metrology, where a central challenge is to identify measurement strategies that optimally extract information about unknown parameters encoded in the complex quantum state of emitted radiation. Different measurement strategies effectively access distinct temporal modes of the emitted field, and the resulting choice of mode can strongly impact the information available for parameter estimation. While a ubiquitous approach in quantum optics is to select frequency modes through spectral filtering, the metrological potential of this technique has not yet been systematically quantified. We develop a theoretical framework to assess this potential by modeling spectral detection as a cascaded quantum system, allowing us to reconstruct the full density matrix of frequency-filtered photonic modes and to compute their associated Fisher information. This framework provides a minimal yet general method to benchmark the performance of spectral measurements in quantum optics, allowing to identify optimal filtering strategies in terms of frequency selection, detector linewidth, and metrological gain accessible through higher-order frequency-resolved correlations and mean-field engineering. These results lay the groundwork for identifying and designing optimal sensing strategies in practical quantum-optical platforms.
• Abstract（参考訳）: 連続的に監視された量子システムは、量子力学の有望なプラットフォームとして現れており、そこでは、放射される複雑な量子状態に符号化された未知のパラメータに関する情報を最適に抽出する計測戦略を特定することが中心的な課題である。 異なる測定戦略は、放出されたフィールドの異なる時間モードに効果的にアクセスし、結果として得られるモードの選択は、パラメータ推定に利用可能な情報に強く影響を与える。 量子光学におけるユビキタスなアプローチはスペクトルフィルタリングによって周波数モードを選択することであるが、この手法の気象ポテンシャルはまだ体系的に定量化されていない。 我々は、周波数フィルタされたフォトニックモードの全密度行列を再構成し、関連するフィッシャー情報を計算し、スペクトル検出をカスケード量子系としてモデル化することで、このポテンシャルを評価する理論的枠組みを開発する。 このフレームワークは、量子光学におけるスペクトル測定のパフォーマンスをベンチマークする最小限の一般的な方法を提供し、高次周波数分解相関や平均場工学を通じて、周波数選択、検出器線幅、メトロジーゲインの観点から最適なフィルタリング戦略を特定できる。 これらの結果は、実用的な量子光学プラットフォームにおける最適センシング戦略の同定と設計の基礎となった。

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