論文の概要: Dose-efficient Quantum Phase Estimation in Lossy Optical Interferometry

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.14254v1
• Date: Fri, 12 Jun 2026 08:33:36 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-15 16:00:42.833412
• Title: Dose-efficient Quantum Phase Estimation in Lossy Optical Interferometry
• Title（参考訳）: 損失型光干渉計における線量効率の量子位相推定
• Authors: Qilin Yu, Ben Wang, Kaimin Zheng, Minghao Mi, Hui Li, Lijian Zhang,
• Abstract要約: 本研究では,損失が存在する場合の逐次戦略を用いて,量子位相推定に対する線量効率のアプローチを実験的に検討する。 その結果、資源制約のあるシナリオにおける画像とセンシングのシーケンシャル戦略の可能性を浮き彫りにした。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.924967072162092
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Optical interferometry is a cornerstone technique for precise phase measurements across various fields. In many applications, for example, biological imaging, it often necessitates stringent limits on light intensity to prevent adverse effects on light-sensitive samples, a condition known as dose-limited regimes. Maximizing the precision per dose is therefore crucial. In quantum metrology, quantum correlations enable high precision in phase estimation while adhering to dose constraints. Nevertheless, photon loss, including absorption by a sample, substantially diminishes the benefits of quantum enhancement in interferometry. In this work, we experimentally investigate a dose-efficient approach to quantum phase estimation using sequential strategies in the presence of loss. Performance of sequential strategies with and without control is evaluated through quantum Fisher information (QFI) per dose. Experimental results show that both sequential strategies exceed the classical limit and outperform the parallel strategy using unbalanced N00N states. Notably, the control-enhanced sequential strategy attains superior QFI per dose, approaching the quantum limit. These results highlight the promise of sequential strategy for imaging and sensing in resource-constrained scenarios, marking a significant step toward practical and efficient quantum metrology in lossy environments.
• Abstract（参考訳）: 光干渉法は様々な分野の正確な位相測定のための基礎技術である。 多くの応用、例えば生物学的イメージングでは、線量制限状態として知られる光感受性試料に悪影響を及ぼすのを防ぐために、しばしば光強度に厳密な制限を必要とする。 したがって、使用量当たりの精度を最大化することが重要である。 量子力学において、量子相関は、線量制約に固執しながら位相推定の高精度化を可能にする。 それでも試料による吸収を含む光子損失は、干渉計における量子増強の利点を著しく減少させる。 本研究では,損失の存在下での逐次戦略を用いて,量子位相推定に対する線量効率のアプローチを実験的に検討する。 1回あたりの量子フィッシャー情報(QFI)を用いて、制御および無制御のシーケンシャル戦略の性能を評価する。 実験の結果,両戦略は古典的限界を超え,非バランスなN00N状態を用いた並列戦略よりも優れていた。 特に、制御強化シーケンシャル戦略は、量子限界に近づき、1線当たりのQFIが優れている。 これらの結果は、資源制約されたシナリオにおける画像とセンシングのシーケンシャル戦略の約束を強調し、損失のある環境における実用的で効率的な量子気象学への重要な一歩である。

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