論文の概要: Optimal quantum metrology with restricted controls

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2611.07583v1
• Date: Thu, 05 Nov 2026 07:37:11 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-11-06 21:50:50.582981
• Title: Optimal quantum metrology with restricted controls
• Title（参考訳）: 制限制御をもつ最適量子メトロジー
• Abstract要約: 我々は、制限されたハミルトン制御の下で、固定された初期プローブ状態から量子メロロジーを研究する。 蓄積の幾何学的記述は、最適化されたプロトコルの基礎となるメカニズムを明らかにする。 これらの知見は、実験的に達成可能な精度を向上させるために、利用可能な制御資源内でのセンシングプロトコルを最適化することの重要性を強調している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.893392084152559
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum control can enhance sensing precision, but practical protocols are constrained by probe preparation and the available control resources. Optimizing the sensing protocol within these constraints helps establish what precision is experimentally attainable. We study quantum metrology from a fixed initial probe state under restricted Hamiltonian controls with bounded amplitudes. Building on Pontryagin's maximum principle, we formulate quantum Fisher information maximization at a prescribed interrogation time for multiple control channels subject to a weighted amplitude constraint. The formulation also accommodates stochastic Hamiltonian evolution and time-local master equations. A geometric description of sensitivity accumulation reveals the mechanisms underlying the optimized protocols. Two spin-$1/2$ examples demonstrate the resulting enhancement: time-dependent control outperforms optimized constant control in transverse-field sensing, while optimized waveforms improve upon CPMG pulses for AC-field sensing under strong colored noise. These findings highlight the importance of optimizing sensing protocols within available control resources to improve experimentally attainable precision.
• Abstract（参考訳）: 量子制御はセンシング精度を高めることができるが、実際のプロトコルはプローブ準備と利用可能な制御資源によって制約される。 これらの制約内でのセンシングプロトコルの最適化は、実験的に達成可能な精度を確立するのに役立つ。 我々は、制限されたハミルトン制御の下で、固定された初期プローブ状態から量子メロロジーを研究する。 ポントリャーギンの最大原理に基づいて、重み付き振幅制約を受ける複数の制御チャネルに対して、所定の尋問時間で量子フィッシャー情報の最大化を定式化する。 この定式化はまた、確率的ハミルトン進化と時間局所マスター方程式も含む。 感度蓄積の幾何学的記述は、最適化されたプロトコルの基盤となるメカニズムを明らかにする。 時間依存制御は、横方向の場検出において最適化された定数制御より優れ、一方、最適化された波形は、強い色雑音下での交流場検出のためにCPMGパルスにより改善される。 これらの知見は、実験的に達成可能な精度を向上させるために、利用可能な制御資源内でのセンシングプロトコルを最適化することの重要性を強調している。

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