論文の概要: Precision bounds for frequency estimation under collective dephasing and open-loop control
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.23804v1
- Date: Wed, 25 Mar 2026 00:26:14 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-26 21:06:11.070964
- Title: Precision bounds for frequency estimation under collective dephasing and open-loop control
- Title（参考訳）: 集団評価と開ループ制御による周波数推定の精度境界
- Authors: Francisco Riberi, Gerardo Paz-Silva, Lorenza Viola,
- Abstract要約: 本稿では,古典的復調雑音を考慮した絡み合い支援周波数推定の問題に対処する。
達成可能な推定精度に厳密で状態に依存しない境界を導出する。
任意の集合的開ループ制御はマルコフ雑音や色の定常雑音の下で超古典的精度のスケーリングには適用できないことを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Dephasing noise is a ubiquitous source of decoherence in current atomic sensors. We address the problem of entanglement-assisted frequency estimation subject to classical dephasing noise with full spatial correlations (collective) and arbitrary temporal correlations. Our contributions are threefold. (i) We derive rigorous, state-independent bounds on the achievable estimation precision, showing how they are entirely determined by the short-time behavior of the decoherence function. For temporally uncorrelated (Markovian) dephasing, precision is limited by a probe-independent constant. For temporally correlated stationary noise, the bound approaches the noiseless limit for classical states, precluding any asymptotic quantum advantage. (ii) We show that these scaling bounds are tight, by constructing generalized Ramsey protocols that saturate them. These optimal protocols use squeezing at the input and before readout, both of which are available in state-of-the-art atomic interferometers. Implementing a perfect-echo protocol, which reaches Heisenberg scaling in the absence of noise, remains optimal in this noisy setting, irrespective of the noise temporal correlations. (iii) We prove that arbitrary collective open-loop control cannot lift the no-go for super-classical precision scaling under either Markovian or colored stationary noise, highlighting the detrimental nature of full spatial correlations. In the latter case, temporal correlations may nonetheless enable constant-factor improvements over the standard quantum limit, which may still be important in practical metrological scenarios.
- Abstract（参考訳）: デフォーカスノイズは、現在の原子センサーにおけるデコヒーレンスのユビキタスな源である。
本稿では,空間相関が完全で時間相関が任意である古典的 dephasing noise による絡み合い支援周波数推定の問題に対処する。
私たちの貢献は3倍です。
(i) 達成可能な推定精度の厳密で状態に依存しない境界を導出し、デコヒーレンス関数の短時間の挙動によってどのように決定されるかを示す。
時間的に非相関な(マルコフ的) dephasing の場合、精度はプローブ非依存定数によって制限される。
時間的に相関した定常雑音に対して、境界は古典的状態のノイズレス極限に近づき、漸近的量子的優位性は排除される。
(II) これらのスケーリング境界は、飽和する一般化されたラムゼープロトコルを構築することにより、密接であることを示す。
これらの最適プロトコルは、入力と読み出し前のスクイーズを使用しており、どちらも最先端の原子干渉計で利用することができる。
ノイズのないハイゼンベルクスケーリングに到達した完全エコプロトコルの実装は、ノイズ時間相関によらず、この雑音条件で最適である。
3) 任意のオープンループ制御では,マルコフ的あるいは有色定常雑音下での超古典的スケーリングが不可能であることを証明し, 全空間相関の有害性を浮き彫りにする。
後者の場合、時間的相関は標準的な量子限界よりも一定要素の改善を可能にするかもしれない。
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