論文の概要: Ultimate sensitivity of multiparameter estimation in quantum sensing with undetected photons

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.19120v1
• Date: Tue, 21 Apr 2026 05:59:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-22 22:41:49.644757
• Title: Ultimate sensitivity of multiparameter estimation in quantum sensing with undetected photons
• Title（参考訳）: 検出されていない光子を用いた量子センシングにおけるマルチパラメータ推定の極端感度
• Authors: Sanjeet Swaroop Panda, Lorcan O. Conlon, Li Gong, Ping Koy Lam, Jie Zhao, Young-Wook Cho, Ruvi Lecamwasam,
• Abstract要約: 検出されていない光子を用いた量子センシングは、ある波長の光子がサンプルをプローブする技法であるが、サンプルと相互作用しない別の波長の光子を測定することによって情報を抽出する。 これは分光、顕微鏡、バイオセンシングなどの応用において大きな実験的進歩をもたらした。 この研究は、検出されていない光子による量子センシングの気象力を明らかにし、高感度を必要とする実験の設計のためのガイダンスを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.3211747448522377
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum sensing with undetected photons is a technique where photons of one wavelength probe a sample, but information is extracted by measuring photons of another wavelength that never interacts with the sample. This has seen significant experimental advances in applications such as spectroscopy, microscopy, and bio-sensing. However, a detailed theoretical analysis using the tools of quantum metrology is currently lacking. Thus it is unclear how far away current schemes are from fundamental limits, and what the optimal measurement strategies are. We apply a multiparameter quantum estimation framework to quantify the error when estimating the unknown transmission and phase shift of a sample. The optimal measurement scheme is shown to require only a single controllable phase shift, easily implementable in existing setups. We also study how to use multipass interactions to maximise information gain. In general the optimum number of passes scales inversely with the log of the transmission of the sample. This work clarifies the metrological power of quantum sensing with undetected photons, and provides guidance for the design of experiments requiring high sensitivity.
• Abstract（参考訳）: 検出されていない光子を用いた量子センシングは、ある波長の光子がサンプルをプローブする技法であるが、サンプルと相互作用しない別の波長の光子を測定することによって情報を抽出する。 これは分光、顕微鏡、バイオセンシングなどの応用において大きな実験的進歩をもたらした。 しかし、量子気象学のツールを用いた詳細な理論分析は、現在不足している。 したがって、現在のスキームが基本的限界からどこまで遠いのか、そして最適な測定戦略は何かは定かではない。 サンプルの未知の伝送と位相シフトを推定する際の誤差を定量化するために,多パラメータ量子推定フレームワークを適用した。 最適測定方式は、既存の設定で容易に実装可能な単一の制御可能な位相シフトのみを必要とすることが示されている。 また,情報ゲインを最大化するためにマルチパスインタラクションを利用する方法についても検討する。 一般に、パスの最適数はサンプルの送信のログと逆向きにスケールする。 この研究は、検出されていない光子による量子センシングの気象力を明らかにし、高感度を必要とする実験の設計のためのガイダンスを提供する。

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