論文の概要: Quantum-optimized phase closure for robust interferometric imaging
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.06786v1
- Date: Mon, 05 Oct 2026 17:46:05 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-08 22:50:00.777101
- Title: Quantum-optimized phase closure for robust interferometric imaging
- Title（参考訳）: 頑健な干渉画像のための量子最適化位相閉鎖法
- Abstract要約: クロージャフェーズは、望遠鏡依存の位相誤差をキャンセルすることで、地上ベースの干渉計アレイによるイメージングを可能にする。
複数の光子に対して共同測定を行うことにより, 閉包位相をより正確に測定できることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6204296765607333
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Closure phase enables imaging with ground-based interferometric arrays by canceling telescope-dependent phase errors due to atmospheric fluctuations. It can be obtained by measuring fringe phases on individual baselines forming a triangle and summing them. We show that closure phases can be measured more accurately with fewer photons by performing joint measurements on multiple photons. We first establish that at least three photons from the same atmospheric temporal phase-stability window are required for closure-phase information to survive the unknown telescope-dependent phase noise, and show that joint three-photon measurements already provide an advantage over single-photon measurements in the minimal three-telescope setting. We then turn to large arrays and consider estimating all bispectra---complex quantities whose phases are the closure phases---under a global mean-square error criterion. Although an $m$-telescope array contains $Θ(m^2)$ independent triangle bispectra, we show that physical constraints on the visibilities make the total information content grow only nearly linearly with $m$ at fixed accuracy. Exploiting this structure, we construct an efficient protocol using at most three-photon joint measurements with photon cost $\tilde{O}(m)$, whereas any sequential single-photon protocol requires $Ω(m^2)$ photons. When the number of detected photons per temporal stability window scales linearly with the array size, this allows the required exposure time to remain independent of $m$ up to logarithmic factors. We further analyze the complementary high-precision regime using multiparameter quantum metrology and find a similar advantage for collective measurements. Overall, our results show that quantum information processing techniques can substantially improve the sensitivity and robustness of optical interferometry.
- Abstract（参考訳）: クロージャフェーズは、大気変動による望遠鏡依存の位相誤差をキャンセルすることで、地上の干渉計アレイによるイメージングを可能にする。
これは、三角形を形成する個々の基線上のフランジ位相を測定し、それらを和ることによって得ることができる。
複数の光子に対して共同測定を行うことにより, 閉包位相をより正確に測定できることを示す。
まず,同一の大気時相安定窓からの少なくとも3つの光子が,未知の望遠鏡依存位相雑音に耐えるためにクロージャ相情報を必要とすることを確認した。
次に、大きな配列に目を向け、全双スペクトル--位相が閉包位相である複素量--大域平均二乗誤差基準の下で-を推定する。
a $m$-telescope array は, 独立な三角形双スペクトルを含むが, 可視性に対する物理的制約により, 情報の総量は, 固定精度で$m$でほぼ直線的にしか成長しないことを示す。
この構造を展開し、光子コスト$\tilde{O}(m)$で少なくとも3光子関節測定を用いて効率的なプロトコルを構築するが、任意のシーケンシャルな単一光子プロトコルは$Ω(m^2)$光子を必要とする。
時間的安定性ウィンドウ当たりの検出光子の数が配列サイズと線形にスケールすると、必要な露光時間は対数因子まで$m$まで独立する。
さらに,多パラメータ量子メートル法を用いて相補的な高精度構造を解析し,集団計測に類似した優位性を見出す。
その結果, 量子情報処理技術は, 光干渉計の感度と頑健性を大幅に向上させることができることがわかった。
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