論文の概要: Quantum-limited detection of arrival time and carrier frequency of time-dependent signals

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.20962v1
• Date: Tue, 24 Feb 2026 14:41:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-25 17:34:53.791409
• Title: Quantum-limited detection of arrival time and carrier frequency of time-dependent signals
• Title（参考訳）: 時間依存信号の到着時間とキャリア周波数の量子制限検出
• Authors: Patrick Folge, Laura Serino, Ladislav Mišta, Benjamin Brecht, Christine Silberhorn, Jaroslav Řeháček, Zdeněk Hradil,
• Abstract要約: 量子力学は量の同時決定に基本的な制限を課す。 検出が有限時間ウィンドウに制限されている場合、自然に量子ローターによって記述される。 本稿では,これらの基本的限界を飽和させる最適検出手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Precise measurements of both the arrival time and carrier frequency of light pulses are essential for time-frequency-encoded quantum technologies. Quantum mechanics, however, imposes fundamental limits on the simultaneous determination of these quantities. In this work, we derive and experimentally verify the quantum uncertainty bounds governing joint time-frequency measurements. We show that when detection is restricted to finite time windows, the problem is naturally described by a quantum rotor, rendering the commonly used Heisenberg uncertainty relation inapplicable. We further propose an optimal detection scheme that saturates these fundamental limits. By sampling the Q-function, we demonstrate the reconstruction of the Wigner function beyond the harmonic oscillator. Using an experimental implementation based on a quantum pulse gate, we confirm that the proposed scheme approaches the ultimate quantum limit for simultaneous time-frequency measurements. These results provide a new framework for joint time-frequency detection with direct implications for precision measurements and quantum information processing.
• Abstract（参考訳）: 光パルスの到着時間とキャリア周波数の精密測定は、時間周波数符号化量子技術にとって不可欠である。 しかし、量子力学はこれらの量の同時決定に基本的な制限を課している。 本研究では,共同時間-周波数測定を規定する量子不確実性境界を導出し,実験的に検証する。 検出が有限時間ウィンドウに制限されている場合、問題は自然に量子ローターによって記述され、よく使われるハイゼンベルクの不確実性関係は適用できないことを示す。 さらに,これらの基本的限界を飽和させる最適検出手法を提案する。 Q-関数をサンプリングすることにより、高調波発振器を超えたウィグナー関数の再構成を実演する。 量子パルスゲートを用いた実験により,提案手法が時間-周波数同時測定に最適な量子限界に近づくことを確認した。 これらの結果は、精度測定と量子情報処理に直接的な意味を持つ結合時間周波数検出のための新しい枠組みを提供する。

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