論文の概要: Beating noise in frequency estimation with squeezing and memory in continuous-variable systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.06263v1
- Date: Thu, 07 May 2026 13:37:39 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-08 22:27:11.853236
- Title: Beating noise in frequency estimation with squeezing and memory in continuous-variable systems
- Title（参考訳）: 連続可変系におけるスクイーズとメモリによる周波数推定におけるビーティングノイズ
- Authors: Ayan Patra, Manju, Aditi Sen De, Matteo G. A. Paris,
- Abstract要約: 雑音のある連続変数系における周波数推定について検討する。
量子フィッシャー情報(QFI)は、調整可能な高次時間依存を取得する可能性があることを示す。
我々は、有限メモリを持つ構造化環境が情報バックフローを誘導できることを示すために、量子ブラウン運動モデルを用いる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6999740786886536
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum metrology promises precision beyond classical limits, yet environmental noise typically degrades the quantum resources required for such enhancement. In this work, we investigate frequency estimation in noisy continuous-variable systems, focusing on two complementary strategies to mitigate decoherence: Hamiltonian engineering and the exploitation of non-Markovian dynamics. By embedding squeezing directly into the system Hamiltonian, we show that the quantum Fisher information (QFI) may acquire a tunable higher-order time dependence, leading to enhanced sensitivity in the short-time regime. Moving beyond the Markovian approximation, we employ the quantum Brownian motion model to demonstrate that structured environments with finite memory can induce information backflow, temporarily restoring and even improving estimation precision relative to the unitary limit. We further assess the achievability of these bounds via Gaussian measurements, identifying regimes where homodyne, heterodyne, and optimized general-dyne measurements saturate the QFI, and noting that stronger squeezing widens the gap, potentially requiring non-Gaussian measurement strategies. Our results establish that jointly tailoring system Hamiltonian and environmental memory offers a viable route toward robust quantum-enhanced frequency estimation in open systems.
- Abstract（参考訳）: 量子気象学は古典的な限界を超える精度を約束するが、環境騒音はそのような拡張に必要な量子資源を分解する。
本研究では,非マルコフ力学とハミルトン工学の2つの相補的手法に着目し,ノイズの多い連続変数系の周波数推定について検討する。
ハミルトニアン系に直接スキーズを埋め込むことで、量子フィッシャー情報(QFI)が調整可能な高次時間依存を得られ、短周期状態の感度が向上することを示した。
マルコフ近似を超えて、有限メモリを持つ構造化環境が情報バックフローを誘導し、一時的に回復し、ユニタリ限界に対する推定精度を向上できることを示すために、量子ブラウン運動モデルを用いる。
さらに、ガウス測定によるこれらの境界の達成可能性を評価し、ホモダイン、ヘテロダイン、最適化されたジェネラルダイン測定がQFIを飽和させる条件を特定し、より強いスチーズによってギャップが拡大し、非ガウス測定戦略を必要とする可能性があることを指摘した。
この結果から,ハミルトニアン系と環境記憶系を協調的に調整することで,オープン系における堅牢な量子強調周波数推定への有効な経路が得られた。
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