論文の概要: Phase sensitivity of lossy Mach-Zehnder interferometer via photon addition operation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.17128v1
• Date: Mon, 20 Oct 2025 03:41:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-25 00:56:39.295532
• Title: Phase sensitivity of lossy Mach-Zehnder interferometer via photon addition operation
• Title（参考訳）: 光子付加操作によるMach-Zehnder干渉計の位相感度
• Authors: Qisi Zhou, Qingqian Kang, Teng Zhao, Xin Su, Cunjin Liu, Liyun Hu,
• Abstract要約: 励起状態に印加された光子付加操作により相感度が著しく向上することが示されている。 我々は、光子加算をコヒーレントな状態だけでなく、マッハ-ツェンダー干渉計の設定にも適用することで、このアプローチを拡張した。 その結果、どちらの方式も位相感度、量子フィッシャー情報、損失抵抗を改善していることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.3551878698295214
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Photon addition operations applied to squeezed states have been shown to significantly enhance phase sensitivity. In this study, we extend this approach by applying photon addition not only to coherent states but also within a Mach--Zehnder interferometer setup, using coherent and squeezed vacuum states as input. Both intensity-difference and homodyne detection are used to evaluate photon addition schemes, and their phase sensitivities are compared under ideal and lossy conditions, respectively. We also analyze the quantum Fisher information of these two schemes. Results show both schemes improve phase sensitivity, quantum Fisher information, and loss resistance. In particular, photon addition within the interferometer performs better. Homodyne detection outperforms intensity difference detection under photon losses. Notably, each scheme has different parameter dependencies, making them suitable for different application scenarios. When the squeezing parameter is small, photon addition employed at the coherent input with intensity difference detection can approach the Heisenberg limit in ideal conditions and can exceed the standard quantum limit in high-loss conditions. Our proposed scheme represents a valuable method for quantum precision measurements.
• Abstract（参考訳）: 励起状態に印加された光子付加操作により相感度が著しく向上することが示されている。 本研究では、コヒーレント状態と圧縮真空状態を入力として、コヒーレント状態だけでなく、マッハ-ツェンダー干渉計の設定にも光子加算を適用して、このアプローチを拡張した。 強度差とホモダイン検出の両方を用いて光子付加スキームの評価を行い、その相感度をそれぞれ理想条件と損失条件で比較した。 また、これらの2つのスキームの量子フィッシャー情報を分析する。 その結果、どちらの方式も位相感度、量子フィッシャー情報、損失抵抗を改善していることがわかった。 特に、干渉計内の光子付加は良好である。 ホモジン検出は光子損失下での強度差検出より優れる。 特に、それぞれのスキームは異なるパラメータ依存を持ち、異なるアプリケーションシナリオに適合する。 スクイーズパラメータが小さい場合、強度差検出によるコヒーレント入力で用いられる光子加算は理想条件でハイゼンベルク極限に近づき、高損失条件で標準量子極限を超えることができる。 提案手法は,量子精度測定に有用な手法である。

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