論文の概要: Ultimate Information Rate for Quantum Sensing under Multilevel Relaxation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.21418v1
- Date: Fri, 18 Sep 2026 07:28:36 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-21 18:40:16.895186
- Title: Ultimate Information Rate for Quantum Sensing under Multilevel Relaxation
- Title（参考訳）: マルチレベル緩和下における量子センシングの究極の情報レート
- Abstract要約: 最終的な情報レートは、信号によって接地状態に結合された明るい状態の平均寿命であることを示す。
同一のセンサーを独立に緩和するために、独立した局所モニタリングは個々の最適なレートの合計を達成する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.16992697670497803
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We determine the ultimate information rate of a relaxing multilevel quantum sensor under unrestricted adaptive control and construct an explicit strategy that attains it. We consider sensing a weak field that couples the ground state to several excited states that decay back to the ground state, a setting that reduces to amplitude-damping sensing for a single excited state. We show that the ultimate information rate is exactly the mean population lifetime of the bright state coupled to the ground state by the signal. Although the sensing dynamics generally involve several decay modes, an explicit rank-one protocol that monitors the ground--bright coherence using fresh meters and classical feedback attains this rate while keeping its finite-time information deficit bounded by a constant. For independently relaxing identical sensors, independent local monitoring attains the sum of their individual optimal rates, so intersensor entanglement and joint quantum error correction cannot increase the asymptotic rate. Consequently, the free population-decay curve provides an operational measure of the optimal sensing performance under arbitrary adaptive control.
- Abstract（参考訳）: 我々は、非制限適応制御の下で緩和型多レベル量子センサの究極の情報レートを決定し、それを実現する明示的な戦略を構築する。
我々は、基底状態と基底状態に崩壊するいくつかの励起状態とを結合する弱い場を感知することを検討する。
最終的な情報レートは、信号によって接地状態に結合された明るい状態の平均寿命であることを示す。
感覚力学は一般にいくつかの減衰モードを含むが、新しいメーターと古典的なフィードバックを用いて地上のコヒーレンスを監視する明示的なランクワンプロトコルは、有限時間情報境界を一定に保ちながら、この速度を達成する。
同一のセンサを独立に緩和するために、独立局所監視は個々の最適な速度の合計を達成しているため、センサ間の絡み合いとジョイント量子誤差補正は漸近速度を増加させることができない。
その結果、自由人口デカイ曲線は任意の適応制御下での最適センシング性能の操作測度を提供する。
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