論文の概要: Beating the standard quantum limit with single-photon-added coherent states
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.10565v1
- Date: Sun, 12 Oct 2025 12:18:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-14 18:06:30.011415
- Title: Beating the standard quantum limit with single-photon-added coherent states
- Title（参考訳）: 単一光子付加コヒーレント状態による標準量子極限のビーティング
- Authors: Pankaj K. Jha, Lakshya Nagpal, Amir Targholizadeh, Utkarsh Mishra, Konstantin E. Dorfman,
- Abstract要約: 標準量子極限(標準量子リミット、英: Standard quantum limit)またはショットノイズリミット(英: shot-noise limit)は、光の制約測定精度の量子ゆらぎをどのように定義するかである。
平均光子数$langle nrangle$のコヒーレント状態と通常の真空入力とを結合するマッハ・ツェンダー干渉計(MZI)を用いたベンチマーク実験において、位相不確実性のためのSQLはよく知られた$Deltavarphi_text = 1/langle nrangle$で与えられる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.26097841018267615
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The standard quantum limit (SQL), also known as the shot-noise limit, defines how quantum fluctuations of light constrain measurement precision. In a benchmark experiment using the Mach-Zehnder interferometer (MZI), where a coherent state with the average photon number $\langle n\rangle$ is combined with an ordinary vacuum input, the SQL for the phase uncertainty is given by the well-known relation $\Delta\varphi_{\text{SQL}} = 1/\langle n\rangle$. Using a single photon-added coherent state and a weak coherent state as inputs, we report an enhanced phase sensitivity in MZI surpassing the SQL. In stark contrast to other approaches, we focus on the low-photon-number regime, $\langle n\rangle < 10$, and demonstrate that our scheme offers better phase sensitivity compared to the SQL. Beating the SQL at low photon numbers paves the way for the new generation of devices employed in \textquotedblleft photon-starved\textquotedblright quantum sensing, spectroscopy, and metrology.
- Abstract（参考訳）: 標準量子極限(英: standard quantum limit、SQL)、またはショットノイズ極限(英: shot-noise limit)は、光の制約測定精度の量子ゆらぎをどのように定義するかである。
Mach-Zehnder 干渉計 (MZI) を用いたベンチマーク実験では、平均光子数 $\langle n\rangle$ のコヒーレント状態を通常の真空入力と組み合わせ、相の不確実性のためのSQLをよく知られた関係 $\Delta\varphi_{\text{SQL}} = 1/\langle n\rangle$ で与えられる。
単一光子付加コヒーレント状態と弱コヒーレント状態を入力として,MZIの位相感度がSQLを上回ったことを報告する。
他のアプローチとは対照的に、我々は低光子数体制である$\langle n\rangle < 10$に焦点を合わせ、我々のスキームがSQLよりも優れた位相感度を提供することを示す。
低光子数でSQLを打ち負かすことは、‘textquotedblleft photon-starved\textquotedblright quantum sensor, spectroscopy, and metrology’で使われている新しい世代のデバイスへの道を開く。
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