論文の概要: Quantum Fisher-information limits of resonant nanophotonic sensors: why high-Q is not optimal even at the quantum limit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.14899v1
- Date: Tue, 16 Dec 2025 20:28:25 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-18 17:06:26.783238
- Title: Quantum Fisher-information limits of resonant nanophotonic sensors: why high-Q is not optimal even at the quantum limit
- Title（参考訳）: 共鳴型ナノフォトニクスセンサの量子フィッシャー情報限界--量子極限においても高Qが最適でない理由
- Authors: J. Sumaya-Martinez,
- Abstract要約: サブ波長Fabry-Perotスリットキャビティに基づく共振型ナノフォトニックセンサのための量子メロジカルフレームワークを開発した。
線形損失下でのコヒーレントおよびガウスプローブ状態に対する量子フィッシャー情報(QFI)を導出する。
この結果は、量子化ナノフォトニクスセンシングのための物理的に透明な設計原理を提供する。
- 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 develop a quantum metrological framework for resonant nanophotonic sensors based on subwavelength Fabry--Perot slit cavities. Building on classical Fisher-information analyses of resonant transmission sensors, we model parameter encoding as a phase-and-loss quantum channel embedded in one arm of a Mach-Zehnder interferometer. We derive the quantum Fisher information (QFI) for coherent and Gaussian probe states under linear loss and show that, even at the quantum limit, optimal estimation precision is governed by the generator of parameter-dependent phase shifts rather than by the cavity quality factor. Consequently, the operating point that maximizes the QFI does not generally coincide with the maximum-Q resonance. Quantum resources enhance sensitivity but do not redefine the optimal geometry. Our results provide physically transparent design principles for quantum-enhanced nanophotonic sensing.
- Abstract（参考訳）: サブ波長Fabry-Perotスリットキャビティに基づく共振型ナノフォトニックセンサのための量子メロジカルフレームワークを開発した。
共振器伝達センサの古典的フィッシャー情報解析に基づいて、マッハ・ツェンダー干渉計の片腕に埋め込まれた位相と損失の量子チャネルとしてパラメータエンコーディングをモデル化する。
線形損失下でのコヒーレントおよびガウスプローブ状態に対する量子フィッシャー情報(QFI)を導出し、量子極限においても、最適推定精度は空洞品質係数よりもパラメータ依存位相シフトの生成器によって制御されることを示す。
したがって、QFIを最大化する演算点は、通常、最大Q共鳴と一致しない。
量子資源は感度を高めるが、最適な幾何学を再定義しない。
この結果は、量子化ナノフォトニクスセンシングのための物理的に透明な設計原理を提供する。
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