論文の概要: Distributed quantum phase sensing using an SU(1,1) Perelomov coherent state in a Mach-Zehnder interferometer network
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.17447v1
- Date: Mon, 12 Oct 2026 22:06:36 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-17 18:59:03.132116
- Title: Distributed quantum phase sensing using an SU(1,1) Perelomov coherent state in a Mach-Zehnder interferometer network
- Title（参考訳）: マッハ・ツェンダー干渉計ネットワークにおけるSU(1,1)ペロモフコヒーレント状態を用いた分散量子位相検出
- Abstract要約: 我々は,$N$Mach-Zehnder干渉計の再構成可能なネットワークを用いた分散量子センシングの理論的検討を行った。
この絡み合った戦略は、標準ショットノイズ限界よりも優れ、ハイゼンベルク極限を達成することを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
- Abstract: We present a theoretical study of distributed quantum sensing using a reconfigurable network of $N$ Mach--Zehnder interferometers to simultaneously estimate weighted linear combinations of relative phase shifts. The proposed scheme relies on injecting a Perelomov coherent state, generated from the SU(1,1) group representation, into one port of a passive quantum circuit while the remaining modes are initialized in the vacuum state, thereby establishing non-trivial quantum correlations among the sensors. Based on multi-parameter quantum estimation theory, our analysis shows that this entangled strategy outperforms the standard shot-noise limit and asymptotically achieves the Heisenberg limit. Furthermore, we highlight the crucial role of the first beam splitter's asymmetry; specifically, the optimal transmission coefficient that maximizes sensitivity corresponds to its maximum imbalance. Compared to a separable approach utilizing the same total average photon number, the entangled strategy yields a more efficient use of quantum resources, guaranteeing an accuracy gain between $1$ and $N$. This demonstrates that the entangled strategy is systematically superior to its separable counterpart. Ultimately, these results illustrate the potential of entangled distributed quantum sensor networks for high-precision measurements and provide clear guidelines for optimizing interferometric architectures in quantum metrology.
- Abstract（参考訳）: 相対位相シフトの重み付き線形結合を同時に推定するために,$N$Mach-Zehnder干渉計の再構成可能なネットワークを用いた分散量子センシングの理論的検討を行った。
提案手法は,SU(1,1)群表現から生成されたペロモフコヒーレント状態が受動量子回路の一ポートに注入され,残りのモードが真空状態で初期化され,センサ間の非自明な量子相関が確立される。
マルチパラメータ量子推定理論に基づいて、この絡み合った戦略が標準ショットノイズ限界より優れ、漸近的にハイゼンベルク限界を達成することを示す。
さらに、第1ビームスプリッタの非対称性の重要な役割、特に感度を最大化する最適伝送係数は、その最大不均衡に対応する。
同じ平均光子数を利用する分離可能なアプローチと比較して、絡み合った戦略は量子資源をより効率的に利用し、精度が$$$$から$$$$$に向上することを保証している。
これは、絡み合った戦略が分離可能な戦略よりも体系的に優れていることを示している。
最終的に、これらの結果は、高精度な測定のための絡み合った分散量子センサネットワークの可能性を示し、量子気象学における干渉計アーキテクチャを最適化するための明確なガイドラインを提供する。
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