論文の概要: Complementarity between bosonic and fermionic many-body interferences with partially distinguishable particles

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.23316v1
• Date: Sat, 25 Apr 2026 14:10:06 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-28 17:12:07.26509
• Title: Complementarity between bosonic and fermionic many-body interferences with partially distinguishable particles
• Title（参考訳）: 部分的に区別可能な粒子によるボゾンとフェルミオン多体干渉の相補性
• Authors: Marco Robbio, Michael G. Jabbour, Nicolas J. Cerf,
• Abstract要約: ボソンとフェルミオンが干渉を経験する際には反対の挙動を示すことはよく知られている。 ここでは、粒子が部分的に識別可能になっても、そのような相補性は保たれることを示す。 重要なことに、この相補性は量子力学において直接的に作用する結果をもたらす。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.441021278275805
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: It is well known that bosons and fermions exhibit opposite behaviors when experiencing interference, in the sense that bosons have a tendency to bunch whereas fermions have a tendency to antibunch. Recently, this complementarity was mathematically characterized in [arXiv:2312.17709] by means of an identity relating the transition probabilities of both types of particles in a linear interferometer. Here, we show that such a complementarity still holds even when particles become partially distinguishable, for example, when they have slightly different polarizations or time delays. Namely, we establish a relation that combines bosonic and fermionic multiparticle interferences in an arbitrary linear interferometer, in the presence of partial distinguishability. Incidentally, this also provides a new mathematical identity relating the permanent and determinant of tensors of order 3. Importantly, this complementarity has direct operational consequences in quantum metrology. Indeed, we show that the correlation matrices for bosonic and fermionic particle number distributions at the output of the interferometer obey a simple sum rule: their sum equals twice the correlation matrix for classical particles. This, in turn, constraints the achievable quantum Fisher information in phase-estimation protocols, highlighting a trade-off whereby greater indistinguishability enhances bosonic sensitivity whereas reduced indistinguishability can benefit fermionic schemes.
• Abstract（参考訳）: ボソンとフェルミオンは干渉を経験するときに反対の挙動を示すことはよく知られており、フェルミオンは反バンチの傾向にあるのに対して、ボソンは束ねる傾向にある。 近年, この相補性は, 線形干渉計における両粒子の遷移確率に関する同一性によって [arXiv:2312.17709] に数学的に特徴付けられるようになった。 ここでは、粒子が部分的に識別可能になったとき、例えば、分極や時間遅延がわずかに異なるときでも、そのような相補性は保たれることを示す。 すなわち、任意の線形干渉計におけるボソニックとフェルミオンの多粒子干渉を、偏微分可能性の存在下で結合する関係を確立する。 ちなみに、これはまた、位数3のテンソルの恒常的および決定的式に関する新しい数学的恒等式も提供する。 重要なことに、この相補性は量子力学において直接的に作用する結果をもたらす。 実際、干渉計の出力におけるボゾン粒子とフェルミオン粒子の相関行列は単純な和則に従っており、それらの和は古典粒子の相関行列の2倍である。 これは、位相推定プロトコルにおける達成可能な量子フィッシャー情報の制約であり、より大きな不明瞭さがボソニック感度を高める一方で、不明瞭さの低減がフェルミオンスキームの恩恵をもたらすトレードオフを強調している。

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