論文の概要: Optimal Multiparameter Quantum Estimation of Magnonic Couplings in a Magnomechanical Cavity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.12352v1
• Date: Sat, 15 Nov 2025 20:45:26 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-18 14:36:23.986425
• Title: Optimal Multiparameter Quantum Estimation of Magnonic Couplings in a Magnomechanical Cavity
• Title（参考訳）: マグノメカニカルキャビティにおけるマグノニックカップリングの最適マルチパラメータ量子推定
• Authors: Adnan Naimy, Abdallah Slaoui, Abderrahim Lakhfif, Rachid Ahl Laamara,
• Abstract要約: 本稿では,結合の同時推定精度を$G_mc$と$G_mb$で向上させる実験的な手法を提案する。 また, ある条件下では, ヘテロダイン検出がQFIMの最終的な精度に近づきやすいことを示す。 このことから, ヘテロダイン検出に基づく測定戦略は, 結合を推定するための効率的かつ実用的な経路を提供する可能性が示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
• Abstract: In this work, we introduce an experimentally viable scheme to enhance the simultaneous estimation precision of the couplings $G_{mc}$ and $G_{mb}$, with a particular focus on the performance of heterodyne detection. By comparing simultaneous and individual estimation strategies, we demonstrate that the simultaneous approach offers a notable advantage in our system. To support this, we compute the quantum Fisher information matrices (QFIMs) based on the symmetric logarithmic derivative (SLD) and the right logarithmic derivative (RLD). Our results show that the quantum Cramér Rao bound (QCRB) associated with the RLD is consistently lower than that of the SLD, indicating superior estimation precision. From a physical standpoint, this improvement reflects the system's enhanced capacity to encode, transfer, and extract quantum information while allowing optimal control of fundamental interactions. We show that increasing the Rabi frequency, cavity loss rate, and the average number of photons and phonons, combined with reduced mechanical damping and temperature, enhances the system's sensitivity to the coupling parameters. These mechanisms act on the available quantum resources, such as entanglement, squeezing, and state purity, leading to more precise estimations. Furthermore, our analysis reveals that under certain conditions, heterodyne detection can closely approach the ultimate precision set by the QFIM. This suggests that a measurement strategy based on heterodyne detection can offer an efficient and practical route for estimating the couplings $G_{mc}$ and $G_{mb}$, paving the way for high precision hybrid quantum sensors.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,結合の同時推定精度を$G_{mc}$と$G_{mb}$で向上させる実験的な手法を提案し,ヘテロダイン検出の性能に着目した。 同時推定法と個別推定法を比較することで,同時推定法がシステムに顕著な優位性をもたらすことを示す。 これを支援するために、対称対数微分(SLD)と右対数微分(RLD)に基づいて量子フィッシャー情報行列(QFIM)を計算する。 以上の結果から, RLD に付随する量子クラメルラオ境界 (QCRB) は SLD よりも常に低い値を示し, 推定精度が優れていた。 物理的観点から見ると、この改良は基本的な相互作用を最適に制御しながら、量子情報をエンコード、転送、抽出する能力の向上を反映している。 その結果,Rabi周波数,キャビティ損失率,および光子とフォノンの平均値の増加と,機械的減衰と温度の低下が結合パラメータに対するシステムの感度を高めることを示した。 これらのメカニズムは、絡み合い、スクイーズ、状態純度などの利用可能な量子資源に作用し、より正確に推定される。 さらに, ある条件下では, ヘテロダイン検出がQFIMによって設定された最終的な精度に近づきやすいことが明らかとなった。 このことは、ヘテロダイン検出に基づく測定戦略が、結合を$G_{mc}$と$G_{mb}$で推定し、高精度なハイブリッド量子センサの道を開くための効率的かつ実用的な経路を提供する可能性があることを示唆している。

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