論文の概要: Quantum metrology via mitigation of single-photon loss using an engineered nonlinear oscillator

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.20563v1
• Date: Wed, 22 Apr 2026 13:45:23 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-23 15:36:11.149845
• Title: Quantum metrology via mitigation of single-photon loss using an engineered nonlinear oscillator
• Title（参考訳）: 工学的非線形発振器を用いた単一光子損失の緩和による量子メロロジー
• Authors: Tian-Le Yang, Wen Ning, Zhen-Biao Yang, Shi-Biao Zheng,
• Abstract要約: 損失下での量子メロジカルな利点の脆弱さは、実用的な量子センシングの主要な障壁である。 工学的二光子損失(ETPL)の付加はこれらの振動を著しく緩和し、崩壊を滑らかな単調落下に変換することを示す。 工学的損失と適切な駆動が組み合わさって、SPLの存在下においても、メトロジー的に有用な非ガウス量子資源を積極的に保存することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.09999629695552194
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The fragility of quantum metrological advantages under loss remains a major barrier to practical quantum sensing. For a two-photon-driven (TPD) Kerr resonator (TPD-Kerr model) subject to unavoidable single-photon loss (SPL), both the quantum Fisher information gain and squeezing level exhibit hard-to-track long-lived damped oscillations, restricting useful sensing and squeezing to extremely short time windows. We show that adding engineered two-photon loss (ETPL) -- forming a TPD-Kerr-ETPL hybrid model -- significantly mitigates these oscillations and converts the decay into a smooth, monotonic drop. This extends the high-sensitivity windows by over an order of magnitude. Moreover, we reveal a temporal hierarchy of quantum resources: the initial boost in metrological sensitivity arises from Gaussian squeezing, while sustained high-precision sensing stems from dissipatively stabilized non-Gaussian even-parity cat states. Crucially, only in models that include ETPL -- such as the TPD-Kerr-ETPL and TPD-ETPL systems -- does the dynamics actively mitigate SPL's detrimental effects, transforming damped oscillation into a smooth, easily trackable trajectory and enabling a prolonged, usable metrological window. Our approach transcends encoding-based or feedback-controlled schemes, offering a fully autonomous route to high-precision measurement without real-time feedback control. This establishes a general design principle: engineered loss, combined with appropriate driving, can actively preserve metrologically useful non-Gaussian quantum resources even in the presence of SPL -- paving the way toward robust, scalable quantum sensors in superconducting circuits, optomechanics, and trapped-ion platforms.
• Abstract（参考訳）: 損失下での量子メロジカル・アドバンテージの脆弱さは、実用的な量子センシングの主要な障壁である。 2光子駆動(TPD)Kerr共振器(TPD-Kerrモデル)が避けられない単一光子損失(SPL)を受ける場合、量子フィッシャー情報ゲインとスクイーズレベルの両方が長寿命の減衰振動を示す。 TPD-Kerr-ETPLハイブリッドモデルを形成する工学的二光子損失(ETPL)がこれらの振動を著しく軽減し、崩壊を滑らかな単調落下に変換することを示す。 これにより、高感度ウィンドウは桁違いに拡張される。 さらに、量子資源の時間的階層を明らかにし、ガウスのスクイージングから気象感度の最初の上昇が生じる一方で、散逸的に安定化された非ガウスの均一な猫状態から持続的な高精度なセンシングが引き起こされる。 TPD-Kerr-ETPL や TPD-ETPL などの ETPL を含むモデルでのみ、ダイナミックスはSPL の有害な効果を積極的に軽減し、減衰振動を滑らかで追跡しやすい軌道に変換し、長期間使用可能な気象窓を実現する。 提案手法は,リアルタイムフィードバック制御を使わずに,高精度な計測を行うための完全自律的な経路を提供する,エンコーディングベースあるいはフィードバック制御方式を超越する。 エンジニアリングされた損失と適切な駆動を組み合わせることで、SPLの存在下においても、メトロジー的に有用な非ガウス量子資源を積極的に保存することが可能であり、超伝導回路、光学、トラップイオンプラットフォームにおける堅牢でスケーラブルな量子センサーへの道を開く。

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