論文の概要: Quantum Fisher Information under decoherence with explicit wavefunctions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.22917v1
- Date: Thu, 21 May 2026 18:00:34 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-25 17:29:20.042685
- Title: Quantum Fisher Information under decoherence with explicit wavefunctions
- Title（参考訳）: 明示的な波動関数を持つデコヒーレンス下における量子フィッシャー情報
- Authors: Francesco Musso, Vittorio Vitale, Sara Murciano,
- Abstract要約: 本稿では,多体量子状態の量子フィッシャー情報(QFI)をデコヒーレンスの存在下で推定する方法を提案する。
職業数ベースで解析的に知られている多体波動関数に対して,QFIの体系的下界は期待値にマッピング可能であることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.11242490155213279
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We present a method to estimate the quantum Fisher information (QFI) of many-body quantum states in the presence of decoherence, where its direct evaluation requires the full spectral resolution of the density matrix. We show that, for many-body wave functions known analytically in the occupation-number basis, systematic lower bounds to the QFI can be mapped onto expectation values over a classical probability distribution defined by the wave function amplitudes. This mapping enables efficient estimation via Markov-chain Monte Carlo sampling, with a computational cost that scales as a `slow' exponential ($e^{b L}$ with $b \lesssim 0.6$) and remains manageable for system sizes well beyond exact diagonalization. We specify this framework to Jastrow-Gutzwiller wave functions. We characterize their metrological content by identifying the observables that maximize the QFI and the corresponding scaling with $L$. Then, we analyze the QFI under three physically motivated noise channels: local dephasing, local amplitude damping, and global depolarizing. We compare polynomial and Krylov-based lower bounds across these channels, relating their behavior to the effective rank of the noisy density matrix and to the structure of the operator generating the parameter encoding. The framework extends naturally to other analytically known wave functions and to a broader class of information-theoretic quantities beyond the QFI.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,多体量子状態の量子フィッシャー情報(QFI)をデコヒーレンスの存在下で推定する方法を提案する。
職業数ベースで解析的に知られている多体波動関数に対して、QFIに対する体系的な下界は、波動関数振幅によって定義される古典的確率分布上の期待値にマッピング可能であることを示す。
この写像はマルコフ連鎖モンテカルロサンプリングによる効率的な推定を可能にし、計算コストは 'slow' 指数 (e^{b L}$ with $b \lesssim 0.6$) であり、厳密な対角化以上のシステムサイズに対して管理可能である。
我々はこのフレームワークをJastrow-Gutzwiller波動関数に指定する。
本稿では,QFIを最大化する観測値と,それに対応するスケールを$L$で識別することで,それらの気象内容の特徴付けを行う。
次に,QFIを局所的デフォーカス,局所振幅減衰,大域的デポーラ化という,物理的に動機付けられた3つのノイズチャネルの下で解析する。
これらのチャネルの多項式とクリロフに基づく下界を比較し、それらの振る舞いを雑音密度行列の有効ランクとパラメータ符号化を生成する演算子の構造に関連付ける。
このフレームワークは、解析的に知られている他の波動関数や、QFIを超えたより広範な情報理論量に自然に拡張する。
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