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World File Search System探测状态
Hongzhen Chen
我们提供了一种方法来表征由于最佳探测状态不兼容而引起的多个参数精度之间的最小权衡，从而确定了并行方案下磁场所有三个分量估计的最终精度极限。还明确构造了达到最终精度的最佳探测状态。
使用经典代码的权重分布描述具有擦除误差的量子计量
量子计量有望成为量子技术的一个突出用例。然而，噪声很容易降低这些量子探测状态的质量，并抵消它们在无噪声环境中提供的量子优势。虽然量子纠错 (QEC) 可以帮助解决噪声问题，但容错方法对于近期使用来说资源过于密集。因此，需要一种 (近期) 稳健的计量策略，该策略可轻松适应未来基于 QEC 的量子计量。在这里，我们通过研究由最小距离 d ≥ t + 1 的 [ n, k, d ] 二进制块码构成的量子探测状态的性能，提出了这样一种架构。此类状态可以解释为 CSS 码的逻辑 | + + · · · + ⟩ 状态，其逻辑 X 组由上述二进制码定义。当量子探测状态的常数 t 个量子比特被擦除时，利用量子 Fisher 信息 (QFI)，我们证明由此产生的噪声探测可以给出磁场估计值，其精度与相应 2 t 缩短代码的权重分布的方差成反比。此外，我们证明，如果 C 是任何与长度为 n 的线性内部重复代码连接的代码，那么量子计量中就可能存在量子优势。这意味着，给定任何恒定长度的 CSS 代码，与长度为 n 的线性重复代码的连接对于具有恒定擦除误差数量的量子计量是渐近最优的。除了基本的 QFI 结果之外，我们还明确构建了一个可观测量，当在这种受噪声代码启发的探测状态上测量时，它可以对磁场强度产生一定的精度，并且在磁场强度消失的极限下也表现出量子优势。我们强调，尽管使用了编码理论方法，但我们的结果并不涉及综合征测量或错误校正。我们用 Reed-Muller 码构建的探测状态示例来补充我们的结果。
评估量子估计的数据后处理
摘要 — 量子传感器是最有前途的量子技术之一，可以达到参数估计的极限精度。为了实现这一点，需要完全控制和优化传感器硬件部分的构成，即探测状态的准备和要执行的测量的正确选择。然而，对于软件组件也必须仔细考虑：必须采用一种策略来找到所谓的最佳估计量。在这里，我们回顾了在无限和有限资源的情况下寻找最佳估计量的最常用方法。此外，我们尝试通过概率分布的高阶矩对估计量进行更完整的表征，表明大多数信息已经由标准界限传达。
量子增强多相估计与多重...
量子计量可以实现超出标准量子极限的未知参数估计的增强灵敏度。最近，利用量子资源的多相位估计因其在量子成像和传感器网络中的应用而引起了人们的浓厚兴趣。对于多相位估计，增强灵敏度的量取决于量子探测状态，而多模 N 00 N 状态是已知的关键资源。然而，由于生成这种状态极具挑战性，因此迄今为止一直缺少它的实验演示。在这里，我们报告了多模 N 00 N 状态的生成和使用多模 N 00 N 状态的量子增强多相位估计的实验演示。特别是，我们表明，使用我们的双光子四模 N 00 N 状态和使用 4 × 4 多模分束器的测量方案，量子 Cramer-Rao 界限可以饱和。我们的多相位估计策略为研究多参数估计场景提供了一个可靠的平台。
量子态和 SPAM 噪声同时断层扫描的通用框架
我们提出了一种通用的去噪算法，用于同时对量子态和测量噪声进行层析成像。该算法使我们能够充分表征任何量子系统中存在的状态准备和测量 (SPAM) 误差。我们的方法基于对由幺正运算引起的线性算子空间的属性的分析。给定任何具有噪声测量设备的量子系统，我们的方法可以输出探测器的量子态和噪声矩阵，最高可达单个规范自由度。我们表明，这种规范自由度在一般情况下是不可避免的，但这种退化通常可以使用关于状态或噪声属性的先验知识来打破，从而为几种类型的状态噪声组合固定规范，而无需对噪声强度进行假设。这样的组合包括具有任意相关误差的纯量子态，以及具有块独立误差的任意状态。该框架可以进一步使用有关设置的可用先验信息来系统地减少状态和噪声检测所需的观察和测量次数。我们的方法有效地推广了现有的解决问题的方法，并且包括了文献中考虑的需要不相关或可逆噪声矩阵或特定探测状态的常见设置作为特殊情况。
量子场和局部测量
摘要：在弯曲时空中量子场论的代数框架中考虑量子测量过程。使用一个量子场论（“系统”）对另一个量子场论（“探针”）进行测量。测量过程涉及有界时空区域内“系统”和“探针”的动态耦合。由此产生的“耦合理论”通过参考自然的“内”和“外”时空区域确定“系统”和“探针”非耦合组合上的散射图。没有假设任何特定的相互作用，并且所有构造都是局部和协变的。给定“内”区域中探针的任何初始状态，散射图确定从“外”区域中的“探针”可观测量到“诱导系统可观测量”的完全正映射，从而为后者提供测量方案。结果表明，诱导系统可观测量可能位于相互作用耦合区域的因果外壳内，并且通常不如探测可观测量尖锐，但比耦合理论上的实际测量尖锐。使用取决于初始探测状态的 Davies-Lewis 工具，可以获得以测量结果为条件的后选择状态。还考虑了涉及因果有序耦合区域的复合测量。假设散射图遵循因果分解属性，则各个工具的因果有序组合与复合工具相一致；特别是，如果耦合区域因果不相交，则可以按任意顺序组合工具。这是所提框架的中心一致性属性。通过一个例子说明了一般概念和结果，其中“系统”和“探测”都是量化的线性标量场，由具有紧时空支持的二次交互项耦合。对于足够弱的耦合，精确计算了由简单探测可观测量引起的系统可观测量，并与一阶微扰理论进行了比较。