論文の概要: Unveiling Entanglement's Metrological Power: Empirical Modeling of Optimal States in Quantum Metrics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.15954v2
• Date: Thu, 02 Oct 2025 16:12:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-03 14:32:17.104624
• Title: Unveiling Entanglement's Metrological Power: Empirical Modeling of Optimal States in Quantum Metrics
• Title（参考訳）: 開封エンタングルメントのメトロロジカルパワー:量子メートル法における最適状態の実証モデリング
• Authors: Volkan Erol,
• Abstract要約: 量子状態の計量的能力と3つの異なる絡み合い尺度の間に強い経験的関係を示す。 実世界の量子センシングプロトコルへの即時適用により、我々の研究結果は量子資源理論からの重要な予測を直接的に検証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Using extensive numerical analysis of 20,000 randomly generated two-qubit states, we provide a quantitative analysis of the connection between entanglement measures and Maximized Quantum Fisher Information (MQFI). Our systematic study shows strong empirical relationships between the metrological capacity of quantum states and three different entanglement measures: concurrence, negativity, and relative entropy of entanglement. We show that optimization over local unitary transformations produces substantially more predictable relationships than fixed-generator quantum Fisher information approaches using sophisticated statistical analysis, such as bootstrap resampling, systematic data binning, and multiple model comparisons. With exponential fits reaching $R^2 > 0.99$ and polynomial models reaching $R^2 = 0.999$, we offer thorough empirical support for saturation behavior in quantum metrological advantage. With immediate applications to realworld quantum sensing protocols, our findings directly empirically validate important predictions from quantum resource theory and set fundamental bounds for quantum sensor optimization and resource allocation. These intricate relationships are quantitatively described by the polynomial and exponential fit equations, which offer crucial real-world direction for the design of quantum sensors.
• Abstract（参考訳）: 2万個のランダムに生成した2ビット状態の広範な数値解析を用いて、絡み合い対策と最大量子フィッシャー情報(MQFI)の関連を定量的に解析する。 我々の体系的な研究は、量子状態のメートル法的能力と3つの異なる絡み合い(コンカレンス、負性、相対エントロピー)の強い経験的関係を示す。 局所的なユニタリ変換に対する最適化は、ブートストラップ再サンプリング、系統的なデータ双対化、複数モデル比較などの高度な統計分析を用いて、固定世代量子フィッシャー情報手法よりもかなり予測可能な関係を導出することを示す。 指数フィッティングが$R^2 > 0.99$に到達し、多項式モデルが$R^2 = 0.999$に達すると、量子メートルロジカル・アドバンテージにおける飽和挙動の完全な実証的サポートを提供する。 実世界の量子センシングプロトコルへの即時適用により、我々の研究結果は、量子資源理論からの重要な予測を直接的に検証し、量子センサの最適化と資源割り当ての基本的な境界を設定した。 これらの複雑な関係は多項式と指数的適合方程式によって定量的に説明され、量子センサーの設計において重要な現実の方向を提供する。

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