論文の概要: Adaptive quantum metrology with large dynamic range using short one-axis twists
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.14095v1
- Date: Sat, 14 Mar 2026 19:43:39 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-17 16:19:35.598367
- Title: Adaptive quantum metrology with large dynamic range using short one-axis twists
- Title（参考訳）: 短い1軸ツイストを用いた大きなダイナミックレンジを持つ適応量子メロジ
- Authors: Tyler G. Thurtell, Akimasa Miyake,
- Abstract要約: 最近提案された位相推定スキームは、このグローバルな環境でのハイゼンベルクスケーリングにアプローチする。
まず,非ガウス的特徴を持つ状態においても,プローブのスクイーズ増加のパターンが適用可能であることを示す。
これらの状態は位相推定スキームでの使用に適していることを示し、$17/9$と$53/27$を達成するためのプロトコルを強調した。
- 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: Phase estimation with potentially large phase values, i.e., with large dynamic range, has many applications in quantum metrology, for example to atomic clocks. A recently proposed phase estimation scheme approaches the Heisenberg scaling in this global setting using sequences of increasingly squeezed Gaussian states as probes and adaptively chosen, potentially mid-circuit, measurements. In this work, we first observe that the pattern of increase in the squeezing of the probes is applicable even to states with some non-Gaussian features. We then propose an experimentally feasible version of this phase estimation scheme, based on the alternating application of one-axis twist (OAT) operations and rotations. Our protocols are explicitly described in terms of multiple OAT angles whose durations decrease polynomially with system size and spin-squeezing parameters that decay as $N^{-μ}$, with $μ>2/3$ in most cases. Using numerical computation of the system-size dependence $N^{-ν}$ of the Bayesian mean-squared error of an estimator, we show that these states are suitable for use in the phase estimation scheme, and highlight the protocols to achieve $ν=17/9$ and $53/27$ using two and three OAT operations respectively in the last adaptation stage. We also analyze the limited non-Gaussianity of the resulting probe states and discuss the role of non-Gaussianity in this protocol more generally. Finally, we analyze how robust these protocols are with respect to imperfections such as particle number fluctuations and coherent control fluctuations.
- Abstract（参考訳）: 潜在的に大きな位相値、すなわち大きなダイナミックレンジを持つ位相推定は、量子メートル法、例えば原子時計に多くの応用がある。
最近提案された位相推定スキームは、ガウス状態の列をプローブとして、適応的に選択され、潜在的に中間回路の測定として、この大域的な環境でハイゼンベルクスケーリングにアプローチする。
本研究では,非ガウス的特徴を持つ状態においても,プローブのスケズ増加パターンが適用可能であることを最初に観察する。
そこで我々は, 1軸ツイスト(OAT)演算と回転の交互適用に基づいて, この位相推定方式の実験的に実現可能なバージョンを提案する。
我々のプロトコルは、システムサイズとスピンスクイーズパラメータが$N^{-μ}$、ほとんどの場合$μ>2/3$と多項式的に減少する複数のOAT角で明確に記述されている。
推定器のベイズ平均二乗誤差のシステムサイズ依存$N^{-ν}$の数値計算を用いて、これらの状態が位相推定スキームでの使用に適していることを示し、最終適応段階において2つのOAT演算を用いて、それぞれ$ν=17/9$と$53/27$を達成するためのプロトコルを強調した。
また、得られたプローブ状態の限られた非ガウス性を分析し、このプロトコルにおける非ガウス性の役割をより一般的に議論する。
最後に,これらのプロトコルが粒子数ゆらぎやコヒーレント制御ゆらぎといった不完全性に対していかに頑健かを分析する。
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