論文の概要: Agnostic Parameter Estimation with Large Spins

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.04934v1
• Date: Wed, 04 Feb 2026 13:51:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-06 18:49:08.558743
• Title: Agnostic Parameter Estimation with Large Spins
• Title（参考訳）: 大型スピンによる非依存パラメータ推定
• Authors: Huining Zhang, X. X. Yi,
• Abstract要約: 典型的な量子センサーは、未知の回転を行う量子ビットを含むが、ここでは未知の回転角が推定されるパラメータである。 良く知られた制限は、回転軸が未知であれば、最大量子フィッシャー情報は達成できないということである。 ここでは、大きなスピンプローブとアンシラの絡み合いを利用して、回転角を推定するための最適な量子フィッシャー情報を得る。
• 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: The quantum Fisher information of a quantum state with respect to a certain parameter quantifies the sensitivity of the quantum state to changes in that parameter. Maximizing the quantum Fisher information is essential for achieving the optimal estimation precision of quantum sensors. A typical quantum sensor involves a qubit(e.g. a spin-1/2) probe undergoing an unknown rotation, here the unknown rotation angle is the parameter to be estimated. A well known limitation is that if the rotation axis is unknown, the maximal quantum Fisher information is impossible to attain. This limitation has been lifted recently by leveraging entanglement between the probe qubit and an ancilla qubit. Namely, through measurement of the ancilla after the axis is revealed, one can prepare the probe that is optimal for any unknown rotation axis. This proposal, however, works only for a spin-1/2. Considering large spin probes can achieve a larger quantum Fisher information, offering enhanced metrological advantage, we here utilize the entanglement between a large spin probe and an ancilla to achieve optimal quantum Fisher information for estimating the rotation angle, without prior knowledge of the rotation axis. Different from the previous spin-1/2 case, achieving the optimal precision with large spins generally requires post-selection, resulting in a success probability dependent on the dimension of the Hilbert space. Furthermore, we extend the encoding state from the maximally entangled case to general entangled states, showing that optimal metrology can still be achieved with a certain success probability.
• Abstract（参考訳）: 特定のパラメータに対する量子状態の量子フィッシャー情報は、そのパラメータの変化に対する量子状態の感度を定量化する。 量子フィッシャー情報の最大化は、量子センサの最適推定精度を達成するために不可欠である。 典型的な量子センサは、未知の回転を行うqubit(eg a spin-1/2)プローブを含むが、ここでは未知の回転角が推定されるパラメータである。 良く知られた制限は、回転軸が未知であれば、最大量子フィッシャー情報は達成できないということである。 この制限は最近、プローブキュービットとアンシラキュービットの絡み合いを利用して取り除かれた。 すなわち、軸の後のアンシラの測定により、未知の回転軸に最適なプローブを作成できる。 しかし、この提案はスピン1/2に対してのみ有効である。 大型のスピンプローブがより大きな量子フィッシャー情報が得られることを考えると,大きなスピンプローブとアンシラの絡み合いを利用して,回転軸の知識を必要とせず,回転角を推定する最適な量子フィッシャー情報を得る。 以前のスピン-1/2の場合と異なり、大きなスピンで最適精度を達成するには、一般にポスト選択が必要であるため、ヒルベルト空間の次元に依存する成功確率が得られる。 さらに,最大絡み合い状態から一般絡み合い状態へとエンコード状態を拡張し,一定の成功確率で最適解法が達成可能であることを示す。

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