論文の概要: Distributed Phase-Insensitive Displacement Sensing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.03727v1
• Date: Tue, 03 Feb 2026 16:45:58 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-04 18:37:15.584109
• Title: Distributed Phase-Insensitive Displacement Sensing
• Title（参考訳）: 分散位相非感受性変位センシング
• Authors: Piotr T. Grochowski, Matteo Fadel, Radim Filip,
• Abstract要約: 本研究では,実験走行間でランダムに異なる位相の同一変位を受けるボソニックセンサの位相非感性構造について検討した。 達成可能な精度で解析的境界を導出し、プローブ状態におけるモード間の1次正規相関によって決定されることを示す。 この結果は, トラップイオン, 固体機械, 光学, 超伝導, フォトニックシステムを含む多モード連続プラットフォームに関係している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Distributed quantum sensing leverages quantum correlations among multiple sensors to enhance the precision of parameter estimation beyond classical limits. Most existing approaches target phase estimation and rely on a shared phase reference between the signal and the probe, yet many relevant scenarios deal with regimes where such a reference is absent, making the estimation of force or field amplitudes the main task. We study this phase-insensitive regime for bosonic sensors that undergo identical displacements with common phases randomly varying between experimental runs. We derive analytical bounds on the achievable precision and show that it is determined by first-order normal correlations between modes in the probe state, constrained by their average excitations. These correlations yield a collective sensitivity enhancement over the standard quantum limit, with a gain that grows linearly in the total excitation number, revealing a distributed quantum advantage even without a global phase reference. We identify families of multimode states with definite joint parity that saturate this limit and can be probed efficiently via local parity measurements already demonstrated or emerging in several quantum platforms. We further demonstrate that experimentally relevant decoherence channels favor two distinct sensing strategies: splitting of a single-mode nonclassical state among the modes, which is robust to loss and heating, and separable probes, which are instead resilient to dephasing and phase jitter. Our results are relevant to multimode continuous platforms, including trapped-ion, solid-state mechanical, optomechanical, superconducting, and photonic systems.
• Abstract（参考訳）: 分散量子センシングは、複数のセンサ間の量子相関を利用して、古典的限界を超えたパラメータ推定の精度を高める。 既存のほとんどのアプローチは位相推定を目標としており、信号とプローブの間の共有位相参照に依存しているが、そのような参照が欠如している状況に対処する多くの関連するシナリオは、力や磁場の振幅を主課題とする。 本研究は, 実験走行間でランダムに異なる位相で同一変位を行うボソニックセンサの位相非感性構造について検討する。 我々は、達成可能な精度に関する解析的境界を導出し、平均励起によって制約されたプローブ状態のモード間の1次正規相関によって決定されることを示す。 これらの相関関係は、標準量子限界に対する集団感度の向上をもたらし、総励起数で線形に増大するゲインは、大域的な位相参照がなくても分散量子優位性を示す。 我々は、この限界を飽和させ、いくつかの量子プラットフォームで既に実証または出現している局所パリティ測定によって効率的に探索できる、一定の結合パリティを持つ多モード状態の族を同定する。 さらに, 単一モードの非古典状態の分割は, 損失や加熱に頑健なモードと, 劣化や位相ジッタに耐性のある分離可能なプローブの2つの異なる知覚戦略を, 実験的に関連するデコヒーレンスチャネルが好んでいることを実証した。 この結果は, トラップイオン, 固体機械, 光学, 超伝導, フォトニックシステムを含む多モード連続プラットフォームに関係している。

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