論文の概要: Quantum Estimation Theory Limits in Neutrino Oscillation Experiments

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.16534v1
• Date: Wed, 18 Feb 2026 15:25:56 GMT
• ステータス: 情報取得中
• システム内更新日: 2026-02-19 12:33:02.857483
• Title: Quantum Estimation Theory Limits in Neutrino Oscillation Experiments
• Title（参考訳）: ニュートリノ振動実験における量子推定理論の限界
• Authors: Claudia Frugiuele, Marco G. Genoni, Michela Ignoti, Matteo G. A. Paris,
• Abstract要約: ポンテコルボ-マキ-中川-坂田(PMNS)ニュートリノ混合パラメータの測定は精度の高い時代に入った。 振動パラメータの抽出に最適であるのは,現在実験で利用できる唯一の観測可能なフレーバーであるフレーバー測定について検討した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Measurements of the Pontecorvo-Maki-Nakagawa-Sakata (PMNS) neutrino mixing parameters have entered a precision era, enabling increasingly stringent tests of neutrino oscillations. Within the framework of quantum estimation theory, we investigate whether flavor measurements, the only observables currently accessible experimentally, are optimal for extracting the oscillation parameters. We compute the Quantum Fisher Information (QFI) and the classical Fisher Information (FI) associated with ideal flavor projections for all oscillation parameters, considering accelerator muon (anti)neutrino and reactor electron antineutrino beams propagating in vacuum. Two main results emerge. First, flavor measurements saturate the QFI at the first oscillation maximum for $θ_{13}$, $θ_{23}$, and $θ_{12}$, demonstrating their information-theoretic optimality for these parameters. In contrast, they are far from optimal for $δ_{CP}$. In particular, only a small fraction of the available information on $δ_{CP}$ is extracted at the first maximum; the sensitivity improves at the second maximum, in line with the strategy of ESS$ν$SB, a planned facility. Second, the QFI associated with $δ_{CP}$ is approximately one order of magnitude smaller than that of the mixing angles, indicating that the neutrino state intrinsically encodes less information about CP violation. Nevertheless, this quantum bound lies well below current experimental uncertainties, implying that the present precision on $δ_{CP}$ is not fundamentally limited. Our results provide a quantitative framework to disentangle fundamental from practical limitations and establish a benchmark for optimizing future neutrino facilities.
• Abstract（参考訳）: ポンテコルボ-マキ-中川-坂田(PMNS)ニュートリノ混合パラメータの測定は精度の高い時代に突入し、ニュートリノ振動の厳密な試験が可能になった。 量子推定理論の枠組みの中で、現在実験で利用できる唯一の観測可能なフレーバーが振動パラメータの抽出に最適かどうかを考察する。 真空中を伝播する加速ミューオン(反ニュートリノ)と原子炉電子反ニュートリノビームを考慮し、全ての振動パラメータに対する理想的なフレーバー投影に付随する量子フィッシャー情報(QFI)と古典フィッシャー情報(FI)を算出する。 2つの主要な結果が浮かび上がる。 まず、QFIを最初の発振最大値で$θ_{13}$, $θ_{23}$, $θ_{12}$で飽和させ、これらのパラメータに対する情報理論の最適性を示す。 対照的に、これらは$δ_{CP}$に対して最適ではない。 特に、$δ_{CP}$の利用可能な情報のごく一部しか抽出されず、計画された施設であるESS$ν$SBの戦略に従って、第2の最大値で感度が向上する。 第2に、$δ_{CP}$に付随するQFIは混合角のそれよりも約1桁小さいので、ニュートリノ状態は本質的にCP違反に関する情報を少ないエンコードしている。 しかしながら、この量子境界は現在の実験的な不確実性よりかなり低い位置にあり、$δ_{CP}$の現在の精度は基本的に制限されないことを意味する。 本研究は,基礎を実用的制約から切り離し,将来のニュートリノ施設を最適化するためのベンチマークを構築するための定量的枠組みを提供する。

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