1ICFO-Institut de Ciencies Fotoniques, Viện Khoa học và Công nghệ Barcelona, 08860 Castelldefels (Barcelona), Tây Ban Nha
2Institut für Theoretische Physik und IQST, Universität Ulm, Albert-Einstein-Allee 11, D-89069 Ulm, Đức
3ICREA-Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats, 08010, Barcelona, Tây Ban Nha
4Département de Physique Appliquée, Université de Genève, 1205 Genève, Thụy Sĩ
Tìm bài báo này thú vị hay muốn thảo luận? Scite hoặc để lại nhận xét về SciRate.
Tóm tắt
Chúng tôi nghiên cứu vấn đề ước tính nhiệt độ của hệ thống Gauss với các phép đo khả thi, cụ thể là phép đo Gauss và các phép đo giống phát hiện ảnh. Đối với các phép đo Gauss, chúng tôi phát triển một phương pháp chung để xác định phép đo tối ưu về mặt số học và tính toán các giải pháp phân tích trong một số trường hợp có liên quan. Đối với một loại trạng thái đơn chế độ bao gồm các trạng thái nhiệt, phép đo Gaussian tối ưu là Heterodyne hoặc Homodyne, tùy thuộc vào chế độ nhiệt độ. Điều này trái ngược với cài đặt chung, trong đó phép đo xạ ảnh trong eigenbasis của Hamilton là tối ưu bất kể nhiệt độ. Trong trường hợp đa chế độ chung, và không giống như kịch bản không hạn chế chung, nơi các phép đo chung không hữu ích cho phép đo nhiệt (cũng như cho bất kỳ nhiệm vụ ước lượng tham số nào), việc các phép đo Gauss chung có mang lại lợi thế hơn các phép đo cục bộ hay không. Chúng tôi phỏng đoán rằng chúng không hữu ích cho các hệ thống nhiệt, được hỗ trợ bởi các bằng chứng phân tích và số lượng từng phần. Chúng tôi còn cho thấy rằng các phép đo Gaussian trở nên tối ưu trong giới hạn nhiệt độ lớn, trong khi các phép đo giống như phát hiện ảnh {on / off} thực hiện điều đó khi nhiệt độ có xu hướng bằng không. Do đó, kết quả của chúng tôi mở đường cho phép đo nhiệt hiệu quả của hệ thống lượng tử Gauss bằng cách sử dụng $ textit {các phép đo có thể thực hiện bằng thực nghiệm} $.
► Dữ liệu BibTeX
► Tài liệu tham khảo
[1] Mohammad Mehboudi, Anna Sanpera và Luis A Correa. Đo nhiệt trong chế độ lượng tử: tiến bộ lý thuyết gần đây. Tạp chí Vật lý A: Toán học và Lý thuyết, 52 (30): 303001, jul 2019a. https: / / doi.org/ 10.1088 / 1751-8121 / ab2828.
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1751-8121 / ab2828
[2] Antonella De Pasquale và Thomas M. Stace. Nhiệt kế lượng tử. Trong Felix Binder, Luis A. Correa, Christian Gogolin, Janet Anders và Gerardo Adesso, các biên tập viên, Nhiệt động lực học trong chế độ lượng tử: Các khía cạnh cơ bản và hướng mới, trang 503–527. Springer International Publishing, Cham, 2018. https: / / doi.org/ 10.1007 / 978-3-319-99046-0_21.
https://doi.org/10.1007/978-3-319-99046-0_21
[3] Vittorio Giovannetti, Seth Lloyd và Lorenzo Maccone. Những tiến bộ trong đo lường lượng tử. Quang tử tự nhiên, 5 (4): 222–229, 2011. https: / / doi.org/ 10.1038 / nphoton.2011.35.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphoton.2011.35
[4] Vittorio Giovannetti, Seth Lloyd và Lorenzo Maccone. Đo lường lượng tử. Thể chất. Rev. Lett., 96: 010401, tháng 2006 năm 10.1103. https: / / doi.org/ 96.010401 / PhysRevLett.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.96.010401
[5] Géza Tóth và Iagoba Apellaniz. Đo lường lượng tử từ góc độ khoa học thông tin lượng tử. Tạp chí Vật lý A: Toán học và Lý thuyết, 47 (42): 424006, oct 2014. https: / / doi.org/ 10.1088/1751-8113/47/42/424006.
https://doi.org/10.1088/1751-8113/47/42/424006
[6] Luis A. Correa, Mohammad Mehboudi, Gerardo Adesso và Anna Sanpera. Các đầu dò lượng tử riêng lẻ cho phép đo nhiệt tối ưu. Thể chất. Rev. Lett., 114: 220405, tháng 2015 năm 10.1103. https: / / doi.org/ 114.220405 / PhysRevLett.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.114.220405
[7] Mathias R. Jorgensen, Patrick P. Potts, Matteo GA Paris và Jonatan B. Brask. Liên kết chặt chẽ trên nhiệt kế lượng tử có độ phân giải hữu hạn ở nhiệt độ thấp. Thể chất. Rev. Research, 2: 033394, tháng 2020 năm 10.1103. https: / / doi.org/ 2.033394 / PhysRevResearch.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.033394
[8] Karen V. Hovhannisyan, Mathias R. J0rgensen, Gabriel T. Landi, Álvaro M. Alhambra, Jonatan B. Brask và Martí Perarnau-Llobet. Phép đo nhiệt lượng tử tối ưu với các phép đo hạt thô. PRX Quantum, 2: 020322, tháng 2021 năm 10.1103. https: / / doi.org/ 2.020322 / PRXQuantum.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.020322
[9] Christian Weedbrook, Stefano Pirandola, Raúl García-Patrón, Nicolas J. Cerf, Timothy C. Ralph, Jeffrey H. Shapiro và Seth Lloyd. Thông tin lượng tử Gauss. Sửa đổi Rev. Phys., 84: 621–669, tháng 2012 năm 10.1103. https: / / doi.org/ 84.621 / RevModPhys.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.84.621
[10] Maciej Lewenstein, Anna Sanpera, Veronica Ahufinger, Bogdan Damski, Aditi Sen (De) và Ujjwal Sen. Khí nguyên tử siêu lạnh trong mạng tinh thể quang học: bắt chước vật lý vật chất ngưng tụ và hơn thế nữa. Những tiến bộ trong Vật lý, 56 (2): 243–379, 2007. https: / / doi.org/ 10.1080 / 00018730701223200.
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00018730701223200
[11] Maciej Lewenstein, Anna Sanpera và Veronica Ahufinger. Nguyên tử siêu lạnh trong mạng lưới quang học: Mô phỏng hệ thống nhiều cơ thể lượng tử. Nhà xuất bản Đại học Oxford, 2012. https: / / doi.org/ 10.1093 / acprof: oso / 9780199573127.001.0001.
https: / / doi.org/ 10.1093 / acprof: oso / Nhỏ9780199573127.001.0001
[12] Alessio Serafini. Các biến liên tục lượng tử: một mồi của các phương pháp lý thuyết. Báo chí CRC, 2017.
[13] Eleni Diamanti và Anthony Leverrier. Phân phối khóa bí mật với các biến liên tục lượng tử: Nguyên lý, bảo mật và triển khai. Entropy, 17 (9): 6072–6092, 2015. ISSN 1099-4300. https: / / doi.org/ 10.3390 / e17096072.
https: / / doi.org/ 10.3390 / e17096072
[14] Miguel Navascués và Antonio Acín. Các vòng bảo mật cho phân phối khóa lượng tử biến liên tục. Thể chất. Rev. Lett., 94: 020505, tháng 2005 năm 10.1103. https: / / doi.org/ 94.020505 / PhysRevLett.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.94.020505
[15] Alex Monras. Chủ nghĩa hình thức không gian pha để ước lượng lượng tử các trạng thái gaussian. arXiv preprint arXiv: 1303.3682, 2013. https: / / doi.org/ 10.48550 / arXiv.1303.3682.
https: / / doi.org/ 10.48550 / arXiv.1303.3682
arXiv: 1303.3682
[16] Trương Giang. Thông tin ngư lượng tử cho các trạng thái ở dạng hàm mũ. Thể chất. Rev. A, 89: 032128, Mar 2014. https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.032128.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.032128
[17] Rosanna Nichols, Pietro Liuzzo-Scorpo, Paul A. Knott và Gerardo Adesso. Phép đo lượng tử đa tham số gaussian. Thể chất. Rev. A, 98: 012114, Jul 2018. https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.012114.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.012114
[18] Mohammad Mehboudi, Aniello Lampo, Christos Charalambous, Luis A. Correa, Miguel Ángel García-March và Maciej Lewenstein. Sử dụng polarons cho phép đo nhiệt không phân cực lượng tử dưới nk trong chất ngưng tụ bose-einstein. Thể chất. Rev. Lett., 122: 030403, tháng 2019 năm 10.1103b. https: / / doi.org/ 122.030403 / PhysRevLett.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.030403
[19] Guim Planella, Marina FB Cenni, Antonio Acín và Mohammad Mehboudi. Các mối tương quan do bồn tắm tạo ra nâng cao độ chính xác của phép đo nhiệt ở nhiệt độ thấp. Thể chất. Rev. Lett., 128: 040502, tháng 2022 năm 10.1103. https: / / doi.org/ 128.040502 / PhysRevLett.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.040502
[20] Luis A. Correa, Martí Perarnau-Llobet, Karen V. Hovhannisyan, Senaida Hernández-Santana, Mohammad Mehboudi và Anna Sanpera. Tăng cường nhiệt kế nhiệt độ thấp bằng khớp nối mạnh. Thể chất. Rev. A, 96: 062103, tháng 2017 năm 10.1103. https: / / doi.org/ 96.062103 / PhysRevA.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.96.062103
[21] Karen V. Hovhannisyan và Luis A. Correa. Đo nhiệt độ của hệ thống lượng tử nhiều cơ thể lạnh. Thể chất. Rev. B, 98: 045101, Jul 2018. https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.98.045101.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.98.045101
[22] Victor Mukherjee, Analia Zwick, Arnab Ghosh, Xi Chen và Gershon Kurizki. Giới hạn chính xác nâng cao của phép đo nhiệt lượng tử nhiệt độ thấp thông qua điều khiển động lực học. Vật lý Truyền thông, 2 (1): 1–8, 2019. https: / / doi.org/ 10.1038 / s42005-019-0265-y.
https: / / doi.org/ 10.1038 / s42005-019-0265-y
[23] Eduardo Martín-Martínez, Andrzej Dragan, Robert B Mann và Ivette Fuentes. Nhiệt kế lượng tử pha Berry. Tạp chí Vật lý mới, 15 (5): 053036, tháng 2013 năm 10.1088. https: / / doi.org/ 1367 / 2630-15 / 5/053036/XNUMX.
https://doi.org/10.1088/1367-2630/15/5/053036
[24] Alexander S. Holevo. Các khía cạnh xác suất và thống kê của lý thuyết lượng tử. Các ấn phẩm của Scuola Normale Superiore. Scuola Normale Superiore, Pisa, Ý, 2011. https: / / doi.org/ 10.1007 / 978-88-7642-378-9.
https://doi.org/10.1007/978-88-7642-378-9
[25] Stephen Barnett và Paul M. Radmore. Các phương pháp trong Quang học lượng tử lý thuyết. Bộ sách Oxford về Khoa học Hình ảnh và Quang học. Clarendon Press, 2002. ISBN 9780198563617. https: / / doi.org/ 10.1093 / acprof: oso / 9780198563617.001.0001.
https: / / doi.org/ 10.1093 / acprof: oso / Nhỏ9780198563617.001.0001
[26] Whitney K. Newey và Daniel McFadden. Chương 36 ước lượng mẫu lớn và kiểm định giả thuyết. 4: 2111–2245, 1994. ISSN 1573-4412. https: / / doi.org/ 10.1016 / S1573-4412 (05) 80005-4.
https://doi.org/10.1016/S1573-4412(05)80005-4
[27] O. Pinel, P. Jian, N. Treps, C. Fabre và D. Braun. Ước lượng tham số lượng tử bằng cách sử dụng trạng thái gaussian một chế độ chung. Thể chất. Rev. A, 88: 040102, tháng 2013 năm 10.1103. https: / / doi.org/ 88.040102 / PhysRevA.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.040102
[28] Alex Monras. Các phép đo pha tối ưu với trạng thái gaussian thuần túy. Thể chất. Rev. A, 73: 033821, Mar 2006. https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.73.033821.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.73.033821
[29] Changhun Oh, Changhyoup Lee, Carsten Rockstuhl, Hyunseok Jeong, Jaewan Kim, Hyunchul Nha và Su-Yong Lee. Các phép đo gaussian tối ưu để ước tính pha trong phép đo gaussian một chế độ. npj Thông tin lượng tử, 5 (1): 1–9, 2019. https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-019-0124-4.
https://doi.org/10.1038/s41534-019-0124-4
[30] Simon Morelli, Ayaka Usui, Elizabeth Agudelo và Nicolai Friis. Ước lượng tham số Bayes bằng cách sử dụng các trạng thái và phép đo gaussian. Khoa học và Công nghệ Lượng tử, 6 (2): 025018, mar 2021. https: / / doi.org/ 10.1088/2058-9565 / Abd83d.
https: / / doi.org/ 10.1088/2058-9565 / Abd83d
[31] Neel Kanth Kundu, Matthew R. McKay và Ranjan K. Mallik. Ước tính tham số dựa trên máy học của các trạng thái lượng tử gaussian. Giao dịch IEEE về Kỹ thuật lượng tử, 3: 1–13, 2022. https: / / doi.org/ 10.1109 / TQE.2021.3137559.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TQE.2021.3137559
[32] Géza Giedke và J. Ignacio Cirac. Đặc điểm của các hoạt động gaussian và chưng cất các trạng thái gaussian. Thể chất. Rev. A, 66: 032316, tháng 2002 năm 10.1103. https: / / doi.org/ 66.032316 / PhysRevA.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.66.032316
[33] John Williamson. Về bài toán đại số liên quan đến các dạng thông thường của hệ động lực học tuyến tính. Tạp chí Toán học Hoa Kỳ, 58 (1): 141–163, 1936. ISSN 00029327, 10806377. https: / / doi.org/ 10.2307 / 2371062.
https: / / doi.org/ 10.2307 / 2371062
[34] Ludovico Lami, Christoph Hirche, Gerardo Adesso và Andreas Winter. Từ bất đẳng thức xác định log đến rối gaussian thông qua lý thuyết khả năng thu hồi. Giao dịch IEEE về Lý thuyết thông tin, 63 (11): 7553–7568, 2017. https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2017.2737546.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2017.2737546
[35] Aniello Lampo, Soon Hoe Lim, Miguel Ángel García-March và Maciej Lewenstein. Bose polaron như một ví dụ của chuyển động Brown lượng tử. Quantum, 1: 30, tháng 2017 năm 2521. ISSN 327-10.22331X. https: / / doi.org/ 2017 / q-09-27-30-XNUMX.
https://doi.org/10.22331/q-2017-09-27-30
[36] Muhammad Miskeen Khan, Mohammad Mehboudi, Hugo Terças, Maciej Lewenstein và Miguel Angel Garcia-March. Phép đo nhiệt Subnanokelvin của một khí bose đồng nhất có chiều tương tác $ d $. Thể chất. Rev. Research, 4: 023191, Jun 2022. https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.4.023191.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.4.023191
[37] Luigi Malagò và Giovanni Pistone. Hình học thông tin của phân phối gaussian theo quan điểm của tối ưu hóa ngẫu nhiên. trang 150–162, 2015. 10.1145 / 2725494.2725510.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 2725494.2725510
[38] Saleh Rahimi-Keshari, Timothy C. Ralph và Carlton M. Caves. Điều kiện đủ để mô phỏng quang lượng tử cổ điển hiệu quả. Thể chất. Rev. X, 6: 021039, Jun 2016. https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.6.021039.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.6.021039
[39] Stephen M. Barnett, Lee S. Phillips và David T. Pegg. Phát hiện quang không hoàn hảo khi chiếu lên các trạng thái hỗn hợp. Truyền thông Quang học, 158 (1): 45–49, 1998. ISSN 0030-4018. https: / / doi.org/ 10.1016 / S0030-4018 (98) 00511-2.
https://doi.org/10.1016/S0030-4018(98)00511-2
[40] Jesús Rubio, Janet Anders và Luis A. Correa. Nhiệt kế lượng tử toàn cầu. Thể chất. Rev. Lett., 127: 190402, tháng 2021 năm 10.1103. https: / / doi.org/ 127.190402 / PhysRevLett.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.190402
[41] Mohammad Mehboudi, Mathias R Jorgensen, Stella Seah, Jonatan B Brask, Jan Kołodyński và Martí Perarnau-Llobet. Các giới hạn cơ bản trong phép đo nhiệt độ bayesian và khả năng đạt được thông qua các chiến lược thích ứng. Thư đánh giá vật lý, 128 (13): 130502, 2022. https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.130502.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.130502
[42] Mathias R. Jorgensen, Jan Kołodyński, Mohammad Mehboudi, Martí Perarnau-Llobet và Jonatan B. Brask. Đo nhiệt lượng tử Bayes dựa trên độ dài nhiệt động lực học. Thể chất. Rev. A, 105: 042601, April 2022. https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.042601.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.042601
[43] Gabriel O. Alves và Gabriel T. Landi. Ước lượng Bayes cho nhiệt kế cắt lớp. Thể chất. Rev. A, 105: 012212, Jan 2022. https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.012212.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.012212
[44] Alexander S. Holevo. Hệ thống lượng tử, kênh, thông tin. de Gruyter, 2019. https: / / doi.org/ 10.1515 / 9783110273403.
https: / / doi.org/ 10.1515 / 9783110273403
[45] Jukka Kiukas và Jussi Schultz. Tập hợp đầy đủ thông tin của các phép đo gaussian. Tạp chí Vật lý A: Toán học và Lý thuyết, 46 (48): 485303, nov 2013. https: / / doi.org/ 10.1088/1751-8113/46/48/485303.
https://doi.org/10.1088/1751-8113/46/48/485303
[46] R. Simon, N. Mukunda và Biswadeb Dutta. Ma trận nhiễu lượng tử cho hệ thống đa chế độ: U (n) dạng bất biến, dạng ép và dạng chuẩn. Thể chất. Rev. A, 49: 1567–1583, Mar 1994. 10.1103 / PhysRevA.49.1567.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.49.1567
[47] Marco G. Genoni, Ludovico Lami và Alessio Serafini. Động lực lượng tử gauss có điều kiện và không điều kiện. Vật lý đương đại, 57 (3): 331–349, 2016. https: / / doi.org/ 10.1080 / 00107514.2015.1125624.
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00107514.2015.1125624
[48] Matteo GA Paris. Ước lượng lượng tử cho công nghệ lượng tử. Tạp chí Quốc tế về Thông tin Lượng tử, 7 (supp01): 125–137, 2009. https: / / doi.org/ 10.1142 / S0219749909004839.
https: / / doi.org/ 10.1142 / S0219749909004839
[49] Jan Kolodynski. Giới hạn chính xác trong phép đo lượng tử ồn ào. arXiv: 1409.0535, 2014. https: / / doi.org/ 10.48550 / arXiv.1409.0535.
https: / / doi.org/ 10.48550 / arXiv.1409.0535
arXiv: 1409.0535
[50] Samuel L. Braunstein. Số liệu thống kê về Homodyne. Thể chất. Rev. A, 42: 474–481, tháng 1990 năm 10.1103. https: / / doi.org/ 42.474 / PhysRevA.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.42.474
[51] Jérôme Lodewyck. Dispositif de phân phối quantique de clé avec des états cohérents à longueur d'onde télécom. Luận án Tiến sĩ, Đại học Paris Sud-Paris XI, 2006. URL https: / / pastel.archives-ouvertes.fr/ tel-00130680.
https: / / pastel.archives-ouvertes.fr/ tel-00130680
Trích dẫn
[1] Massimo Frigerio, Stefano Olivares và Matteo GA Paris, “Ước tính hiệu quả về chi phí của các trạng thái nhiệt đơn mode bằng phép đo lượng tử xác suất”, Khoa học và Công nghệ Lượng tử 7 3, 035011 (2022).
[2] Guim Planella, Marina FB Cenni, Antonio Acín, và Mohammad Mehboudi, “Các mối tương quan do bồn tắm gây ra tăng cường độ chính xác của phép đo nhiệt ở nhiệt độ thấp”, Thư đánh giá vật lý 128 4, 040502 (2022).
[3] Muhammad Miskeen Khan, Mohammad Mehboudi, Hugo Terças, Maciej Lewenstein, và Miguel Angel Garcia-March, “Phép đo nhiệt dưới da của khí Bose đồng nhất theo chiều tương tác”, Nghiên cứu đánh giá vật lý 4 2, 023191 (2022).
Các trích dẫn trên là từ SAO / NASA ADS (cập nhật lần cuối thành công 2022 / 06-24 02:44:37). Danh sách có thể không đầy đủ vì không phải tất cả các nhà xuất bản đều cung cấp dữ liệu trích dẫn phù hợp và đầy đủ.
On Dịch vụ trích dẫn của Crossref không có dữ liệu về các công việc trích dẫn được tìm thấy (lần thử cuối cùng 2022 / 06-24 02:44:35).
Bài viết này được xuất bản trong Lượng tử dưới Creative Commons Ghi công 4.0 Quốc tế (CC BY 4.0) giấy phép. Bản quyền vẫn thuộc về chủ sở hữu bản quyền gốc như các tác giả hoặc tổ chức của họ.