論文の概要: Sensitivity Evaluation of SU(1,1) Interferometers with Arbitrary Input Probe State and Homodyne Detections

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.22029v1
• Date: Thu, 21 May 2026 05:59:45 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-22 16:35:42.111479
• Title: Sensitivity Evaluation of SU(1,1) Interferometers with Arbitrary Input Probe State and Homodyne Detections
• Title（参考訳）: 任意入力プローブによるSU(1,1)干渉計の感度評価
• Abstract要約: ホモダイン検出下でのSU(1,1)干渉計による位相感度の一般理論的導出を行う。 単一出力ポートとジョイントホモダイン検出の両方を含むシナリオについて検討し、等利得のパラメトリック増幅器やゲイン2次増幅器を併用したパラメトリック増幅器について検討する。 驚くべきことに、単一出力モード検出と等利得のパラメトリック増幅器による構成は、内部損失が最も高いロバスト性を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We provide a general theoretical derivation of the phase sensitivity achieved by SU(1,1) interferometers under homodyne detection. The general expressions obtained accommodate arbitrary input states and include internal and external losses. In this systematic review, both full SU(1,1) interferometers with two parametric amplifiers and the truncated interferometers with only one parametric amplifier are examined. We investigate scenarios involving both single-output ports and joint homodyne detection, and consider parametric amplifiers with equal gains or with a boosted gain second amplifier. Our analytical formulation provides physical insight and understanding of the improvements in the sensitivity, which are shown to originate from noise reduction and/or signal amplification, depending on the configurations and practical implementations. Surprisingly, the configuration with single-output mode detection and parametric amplifiers with equal gains exhibits the highest robustness to very high internal losses. We finally apply this framework to a ubiquitous $|α,0\rangle$ input two-mode coherent probe state. This approach permits the comparison of different strategies and the optimization of the interferometer performance in the presence of losses. In particular, we determine which amplification and detection configurations provide the best performance, depending on the level of losses. This exemplifies how this general analytical approach provides a powerful tool to design quantum-enhanced interferometers and achieve optimal sensitivity with selected probe states and homodyne detection.
• Abstract（参考訳）: ホモダイン検出下でのSU(1,1)干渉計による位相感度の一般理論的導出を行う。 得られた一般表現は任意の入力状態に対応し、内部と外部の損失を含む。 本研究では,2つのパラメトリック増幅器を備えたフルSU(1,1)干渉計と1つのパラメトリック増幅器しか持たないトランケート干渉計について検討した。 単一出力ポートとジョイントホモダイン検出の両方を含むシナリオについて検討し、等利得のパラメトリック増幅器やゲイン2次増幅器を併用したパラメトリック増幅器について検討する。 解析的定式化は,騒音の低減および/または信号増幅に起因した感度改善の物理的洞察と理解を,構成や実装によってもたらしている。 驚くべきことに、単一出力モード検出と等利得のパラメトリック増幅器による構成は、内部損失が最も高いロバスト性を示す。 最終的にこのフレームワークをユビキタスな$|α,0\rangle$入力2モードコヒーレントプローブ状態に適用する。 このアプローチは、異なる戦略の比較と、損失の存在下での干渉計性能の最適化を可能にする。 特に、損失のレベルに応じて、どの増幅および検出構成が最高の性能を提供するかを判断する。 これは、この一般的な分析手法が、量子増幅干渉計を設計し、選択されたプローブ状態とホモダイン検出による最適感度を達成するための強力なツールを提供する方法を示している。

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