論文の概要: Heisenberg Scaling in a Continuous-Wave Interferometer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.25384v1
• Date: Mon, 29 Sep 2025 18:34:57 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-01 14:44:59.92667
• Title: Heisenberg Scaling in a Continuous-Wave Interferometer
• Title（参考訳）: 連続波干渉計におけるハイゼンベルクスケーリング
• Authors: Hudson A. Loughlin, Melissa A. Guidry, Jacques Ding, Masaya Ono, Malo Le Gall, Benjamin Lou, Eric Oelker, Xinghui Yin, Vivishek Sudhir, Nergis Mavalvala,
• Abstract要約: 連続波干渉計(Continuous-wave Interferometry, CW)は、その誕生以来、精密測定科学の最前線に立っている。 We demonstrate the first CW interferometer exhibiting resources efficiency approaching Heisenberg scaling。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Continuous-wave (CW) interferometry has stood at the frontier of precision measurement science since its inception, where it was used to search for the luminiferous ether, to the present day, where it forms the basis of interferometric gravitational-wave detection. Quantum theory predicts that this frontier can be expanded more rapidly by employing certain quantum resources, compared with the case of using only classical resources. In the quantum case, we can achieve ``Heisenberg scaling'', which manifests as a quadratic improvement over the best possible classical precision scaling. Although Heisenberg scaling has been demonstrated in pulsed operation, it has not been demonstrated for continuous operation. The challenge in doing so is two-fold: continuous measurements capable of Heisenberg scaling were previously unknown, and the requisite CW quantum states are fragile. Here we overcome these challenges and demonstrate the first CW interferometer exhibiting resource efficiency approaching Heisenberg scaling. Our scheme comprises a Mach-Zehnder interferometer illuminated with a pair of squeezed light sources, followed by a nonlinear estimator of the output homodyne record to estimate a differential phase modulation signal that drives the interferometer. We observe that this signal can be extracted with a precision that scales faster than what is allowed classically, and approaches the Heisenberg scaling limit.
• Abstract（参考訳）: 連続波干渉計(Continuous-wave Interferometry, CW)は、精密測定科学の最前線に立ち、光沢エーテルを現在まで探索し、干渉計による重力波検出の基礎を形成している。 量子理論は、古典的な資源のみを使用する場合と比較して、特定の量子資源を利用することで、このフロンティアをより迅速に拡張できると予測している。 量子の場合、「ハイゼンベルクスケーリング」を達成でき、これは可能な限りの古典的精度のスケーリングよりも二次的な改善として現れる。 ハイゼンベルクのスケーリングはパルス演算では実証されているが、連続演算では実証されていない。 ハイゼンベルクのスケーリングが可能な連続測定は以前は知られておらず、必要なCW量子状態は脆弱である。 ここでは,これらの課題を克服し,ハイゼンベルクスケーリングに近づく資源効率を示す最初のCW干渉計を実演する。 この方式は、一対の励起光源で照らされたマッハ・ツェンダー干渉計と、出力ホモダインレコードの非線形推定器を用いて、干渉計を駆動する差動位相変調信号を推定する。 我々は,この信号が従来よりも高速にスケールできる精度で抽出可能であることを観察し,ハイゼンベルクのスケーリング限界に近づいた。

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