論文の概要: Time uncertainty and fundamental sensitivity limits in quantum sensing: application to optomechanical gravimetry

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.18524v1
• Date: Fri, 20 Feb 2026 01:19:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-24 17:42:02.135131
• Title: Time uncertainty and fundamental sensitivity limits in quantum sensing: application to optomechanical gravimetry
• Title（参考訳）: 量子センシングにおける時間不確実性と基本感度限界--光学重力計への応用
• Authors: Salman Sajad Wani, Saif Al-Kuwari, Arshid Shabir, Paolo Vezio, Francesco Marino, Mir Faizal,
• Abstract要約: 時間推定における固有量子不確実性が加速度計および重力計に与える影響について検討する。 我々のアプローチは、幅広い種類の量子センサーに容易に拡張できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.010865969683301856
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: High-sensitivity accelerometers and gravimeters, achieving the ultimate limits of measurement sensitivity are key tools for advancing both fundamental and applied physics. While numerous platforms have been proposed to achieve this goal, from atom interferometers to optomechanical systems, all of these studies neglect the effects of intrinsic quantum uncertainty in time estimation. Starting from the Hamiltonian of a generic linear quantum sensor, we derive the two-parameter quantum Fisher information matrix and establish the corresponding Cram'er-Rao bound, treating time as an uncertain (nuisance) parameter. Our analysis reveals a fundamental coupling between time and signal estimation that inherently degrades measurement sensitivity, with the standard single-parameter quantum limit recovered only at specific interrogation times or under special decoupling conditions. We then apply these results to an optomechanical gravimeter and explicitly derive an optimal decoupling condition under which the effects of time uncertainty are averaged out in a continuous measurement scheme. Our approach is general and can be readily extended to a broad class of quantum sensors.
• Abstract（参考訳）: 高感度加速度計と重力計、測定感度の究極の限界を達成することは、基礎物理学と応用物理学の両方を前進させる重要なツールである。 この目的を達成するために、原子干渉計から光学系まで多くのプラットフォームが提案されているが、これらの研究はすべて時間推定における固有の量子不確実性の影響を無視している。 一般線形量子センサのハミルトニアンから、2パラメータの量子フィッシャー情報行列を導出し、対応するクラムエル・ラオ境界を定め、時間を不確実(ニュアンス)パラメータとして扱う。 分析の結果,時間と信号推定の結合が本質的に測定感度を低下させることが明らかとなり,通常の単一パラメータ量子限界は特定の尋問時間や特別な分離条件下でのみ回復することがわかった。 次に、これらの結果を最適重力計に適用し、連続的な測定方式で時間不確実性の影響を推定する最適な疎結合条件を明示的に導出する。 我々のアプローチは一般的であり、幅広い種類の量子センサーに容易に拡張できる。

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