論文の概要: Heisenberg-limited metrology in the presence of non-Markovian noise with finite control rates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.12913v1
• Date: Tue, 14 Jul 2026 15:49:59 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-15 17:08:30.217201
• Title: Heisenberg-limited metrology in the presence of non-Markovian noise with finite control rates
• Title（参考訳）: 有限制御率を持つ非マルコフ雑音の存在下でのハイゼンベルク制限メロロジー
• Abstract要約: 量子誤り訂正などの高速制御を無限に利用するプロトコルは,ハイゼンベルク限界周波数推定を復元できることを示す。 これらのプロトコルと量子ゼノ効果の直接的な接続を確立し、そのフレームワークを無限次元環境に拡張する。
• 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: Recently, it has been shown that protocols utilizing infinitely fast controls, such as quantum error correction, can in principle restore Heisenberg-limited frequency estimation in the presence of a broad class of non-Markovian noise models arising from coupling to finite-dimensional environments. However, these controls differ substantially from those used to address Markovian noise, and their underlying physical mechanism remains unclear. In this work, we establish a direct connection between these protocols and the quantum Zeno effect, and extend the framework to infinite-dimensional environments. We delineate three types of constructions: (a) protocols that rely solely on measurements, (b) protocols using an active recovery after measurements and (c) protocols using dynamical decoupling and rigorously analyze the performance of each when controls can be applied at only a finite rate. While protocols relying purely on measurements can be engineered for noise models where active recoveries are fundamentally impossible, they result in the quantum Fisher information exhibiting a quadratically worse dependence on the control frequency. Surprisingly, while dynamical decoupling protocols are possible whenever protocols relying only on measurements can be engineered, the quantum Fisher information has the same dependence on control frequency as the active recovery protocols. Numerical simulations suggest that the improvement offered by dynamical decoupling may work in regimes beyond the perturbative setting where our rigorous theorems apply.
• Abstract（参考訳）: 近年、量子誤差補正のような無限に高速な制御を利用するプロトコルは、結合から有限次元環境へ生じる幅広い非マルコフノイズモデルの存在下で、原理的にハイゼンベルク制限周波数推定を復元できることが示されている。 しかし、これらの制御はマルコフ雑音に対処するために用いられるものとは大きく異なり、基礎となる物理機構は未だ不明である。 本研究では,これらのプロトコルと量子ゼノ効果の直接接続を確立し,フレームワークを無限次元環境に拡張する。 我々は3種類の構成を列挙する。 (a)測定のみに依存するプロトコル (b)測定後のアクティブリカバリによるプロトコル (c) 動的疎結合を用いたプロトコルで, 制御が有限速度でのみ適用できる場合, それぞれの性能を厳密に解析する。 アクティブリカバリが根本的に不可能なノイズモデルに対して、純粋に測定に依存するプロトコルを設計することができるが、結果として、制御周波数に4次的に依存する量子フィッシャー情報が得られる。 驚くべきことに、動的デカップリングプロトコルは、測定のみに依存するプロトコルを設計するときに可能であるが、量子フィッシャー情報は、アクティブリカバリプロトコルと同じ制御周波数に依存する。 数値シミュレーションにより、動的疎結合によって得られる改善は、我々の厳密な定理が適用される摂動的条件を超えた状況下で機能する可能性が示唆された。

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