論文の概要: Thermal activation of photon catalysis in difference-intensity Mach-Zehnder interferometry with squeezed thermal light

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.22004v1
• Date: Thu, 15 Oct 2026 14:47:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-17 06:09:33.134704
• Title: Thermal activation of photon catalysis in difference-intensity Mach-Zehnder interferometry with squeezed thermal light
• Title（参考訳）: 圧縮熱光による差強度マッハ-ツェンダー干渉計における光子触媒の熱活性化
• Abstract要約: 実験室の真のサスペンサーは、コヒーレント+リソース干渉計では研究されていない単一モードのサーマルライトを生成する。 我々は,光子サブトラクションにより生成する除草状態と,単モード加圧熱資源に密着した添加状態を求め,その相感度を評価した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8324413576411747
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Realistic non-Gaussian operations, which can be implemented by mixing a nonclassical Gaussian state with a Fock state at a beam splitter and then heralding on a photon-number-resolving detector, are known to improve phase estimation in a Mach-Zehnder interferometer. The existing studies have considered the single-mode squeezed vacuum for difference-intensity and parity detection, and the two-mode squeezed thermal state for parity detection alone as the initial Gaussian resources. However, a real squeezer in the lab actually produces single-mode squeezed thermal light, which has not been studied in a coherent-plus-resource interferometer. We take up this case and using the phase space Wigner picture, we obtain the heralded state produced by photon subtraction, addition and catalysis on a single-mode squeezed thermal resource, and evaluate the corresponding phase sensitivities. Single-photon catalysis, which is useless on squeezed vacuum, becomes a useful operation for any thermal occupation above $\nth\simeq0.2$, and since it heralds with a probability near one-half, it turns out to be the best success-weighted operation over the whole thermal range. In the vacuum limit our results reproduce the known hierarchy, where two-photon catalysis is the best operation. The quantum Fisher information computations confirms that thermal noise enhances the phase information encoded in the catalyzed state, demonstrating that difference-intensity detection closely approaches the ultimate precision bound across most operational regimes, and, together with a loss analysis, verifies the robustness of the effect.
• Abstract（参考訳）: 非古典的なガウス状態とフォック状態とをビームスプリッターで混合し、光子数分解検出器でシーディングすることで実現可能な実効非ガウス演算は、マッハ・ツェンダー干渉計における位相推定を改善することが知られている。 既存の研究では,1モード圧縮真空は差分強度とパリティ検出のためのものであり,2モード圧縮熱状態は初期ガウス資源としてのみパリティ検出のためのものである。 しかし、研究所の真のシュレッシャーは、コヒーレント+リソース干渉計では研究されていないシングルモードのサーマルライトを実際に生成している。 本事例を取り上げ, 位相空間 Wigner 画像を用いて, 単モード加圧熱資源への光子サブトラクション, 添加, 触媒作用により生成するヘラルド状態を求め, 対応する相感度を評価する。 単光子触媒は、圧縮真空では役に立たないが、$\nth\simeq0.2$以上の熱的占有には有用であり、その確率は1/半に近いため、全熱範囲で最高の成功重み付け手術であることが判明した。 真空限界では、2光子触媒が最適である既知の階層を再現する。 量子フィッシャー情報計算は、熱雑音が触媒状態に符号化された位相情報を強化することを確認し、差分強度検出がほとんどの操作状態にまたがる最終的な精度に近づき、損失解析とともに効果の堅牢性を検証する。

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