論文の概要: Measurement incompatibility in Bayesian multiparameter quantum estimation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.16645v1
• Date: Thu, 20 Nov 2025 18:51:18 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-21 17:08:52.794868
• Title: Measurement incompatibility in Bayesian multiparameter quantum estimation
• Title（参考訳）: ベイズ型マルチパラメータ量子推定における非可逆性の測定
• Authors: Francesco Albarelli, Dominic Branford, Jesús Rubio,
• Abstract要約: 我々は、測定不適合性の役割を分析し、その定量効果を達成可能な精度に確立する。 局所推定理論の多くのコピー方式と同様に、非互換性は少なくとも最小損失の2倍であることを示す。 結果は、離散量子位相イメージング、位相とデフォーカス推定、量子ビットセンシングなど、様々な応用を通して説明される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present a comprehensive and pedagogical formulation of Bayesian multiparameter quantum estimation, providing explicit conditions for achieving minimum quadratic losses. Within this framework, we analyse the role of measurement incompatibility and establish its quantitative effect on attainable precision. We achieve this by deriving upper bounds based on the pretty good measurement -- a notion originally developed for hypothesis testing -- combined with the evaluation of the Nagaoka-Hayashi lower bound. In general, we prove that, as in the many-copy regime of local estimation theory, incompatibility can at most double the minimum loss relative to the idealised scenario in which individually optimal measurements are assumed jointly implementable. This result implies that, in many practical situations, the latter may provide a sufficient and computationally efficient benchmark without solving the full optimisation problem. Our results, which we illustrate through a range of applications, including discrete quantum phase imaging, phase and dephasing estimation, and qubit sensing, provide analytical and numerical tools for assessing ultimate precision limits and the role of measurement incompatibility in Bayesian multiparameter quantum metrology. We also provide an open-source package that implements all bounds discussed here, enabling practical evaluation and comparison across quantum metrological models.
• Abstract（参考訳）: ベイズ型多パラメータ量子推定の包括的で教育的な定式化を行い、最小2次損失を達成するための明確な条件を提供する。 本枠組みでは,測定不整合性の役割を分析し,その測定精度を定量的に評価する。 提案手法は, 仮説検証のために考案された概念である, かなりよい測定値と, 長岡-林下界の評価値とを組み合わせて, 上界を導出したものである。 一般に、局所推定理論の多くのコピー方式と同様に、個々に最適な測定が共同実装可能であると仮定される理想化されたシナリオと比較して、相容性は少なくとも最小の損失を2倍にすることができることを証明している。 この結果は、多くの現実的な状況において、後者は完全な最適化問題を解くことなく十分な計算効率のベンチマークを提供する可能性があることを示唆している。 本研究は, 離散量子位相像, 位相および復号化推定, および量子ビットセンシングなど, ベイズ型マルチパラメータ量子メートル法における最終的な精度限界と測定不整合性の役割を評価するための解析的および数値的ツールについて述べる。 また、ここで議論されているすべての境界を実装したオープンソースパッケージを提供し、量子気象モデル間での実用的な評価と比較を可能にする。

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