論文の概要: Distributed Phase Sensing with Multiphoton States in Optical Interferometry

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.02977v1
• Date: Tue, 04 Aug 2026 00:28:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-05 15:30:22.980989
• Title: Distributed Phase Sensing with Multiphoton States in Optical Interferometry
• Title（参考訳）: 光干渉計における多光子状態を用いた分散位相センシング
• Abstract要約: 線形光ネットワークを介して数列交絡状態に進化する分離可能な光子入力を用いた干渉計測位相推定について検討する。 ゼロ位相における古典的フィッシャー情報に対する単純な解析式は任意の$N$-光子状態に対して導出される。 真空揺らぎは局所的な二次的な測定を根本的に制限する一方、非局所的な光子数解法は損失誘起感度劣化を緩和するために多光子干渉を利用する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We investigate interferometric phase-estimation using separable photon inputs that evolve into number-path entangled states through linear optical networks, followed by photon-number-resolving detection. A simple analytical expression for the classical Fisher information at zero phase is derived for arbitrary $N$-photon states distributed across 2$N$ optical modes, partitioned into phase-encoding and reference blocks. Among all possible photon distributions between these blocks, the balanced configuration maximizes the phase sensitivity for every photon number $N$ and uniquely exhibits a phase-independent response. The achievable sensitivity degrades monotonically with increasing asymmetry in the photon distribution. We further investigate the robustness of the protocol in the presence of realistic photon loss and extend the analysis to distributed architectures with multiple receivers. In the low photon-flux regime, vacuum fluctuations fundamentally limit local quadrature measurements, whereas nonlocal photon-number-resolving measurements exploit multiphoton interference to mitigate loss-induced sensitivity degradation. Together, these results establish a scalable framework for quantum-enhanced distributed multimode metrology.
• Abstract（参考訳）: 線形光ネットワークを介して数列交絡状態に進化する分離可能な光子入力を用いた干渉計測位相推定と光子数分解検出について検討する。 ゼロ位相における古典的フィッシャー情報の単純な解析式は、2$N$光モードに分散した任意の$N$光子状態に対して導出され、位相符号化と参照ブロックに分割される。 これらのブロック間で起こりうる光子分布のうち、バランスの取れた構成は、光子数$N$の位相感度を最大化し、一意的に位相非依存の応答を示す。 達成可能な感度は、光子分布における非対称性の増大とともに単調に低下する。 さらに,現実的な光子損失の存在下でのプロトコルの堅牢性について検討し,複数の受信機を用いた分散アーキテクチャに解析を拡張した。 真空揺らぎは局所的な二次的な測定を根本的に制限する一方、非局所的な光子数解法は損失誘起感度劣化を緩和するために多光子干渉を利用する。 これらの結果は、量子化された分散マルチモードメトロジーのためのスケーラブルなフレームワークを確立する。

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