Estimation of unitary quantum operations
讨论了利用纠缠最优估计一个未知幺正量子操作的问题。其思想是准备一个纠缠对，将未知幺正应用于其中一个部分，然后测量联合输出态。该测量可以是纠缠的测量或者其可以是可分离的（例如，LOCC）。这些可能性之间的比较，它表明，通过使用非可分离的测量，可以提高估计的准确性的一个因素的$2(d+1)/d$其中$d$是希尔伯特空间上的$U$行为的维度。
2004-05-02 quant-ph
Ptychographic estimation of pure multiqubit states in a quantum device
针对电路量子计算机中n量子比特纯态估计问题，提出基于量子叠层成像的方法，通过单量子比特Pauli测量实现中间投影（仅需3n个电路），结合QFT/AQFT优化噪声适应性，实验与模拟验证其对多量子比特态的高保真估计性能且优于现有结果。
2024-12-03 quant-ph
Enhanced Estimation of a Noisy Quantum Channel Using Entanglement
我们讨论的信道参数估计的噪声量子信道-所谓的泡利信道-使用有限的资源。与基于可分离量子态的估计方案相比，先验纠缠大大提高了估计的保真度。
2001-03-29 quant-ph
Quantum estimation of a damping constant
我们讨论了量子力学阻尼估计的干涉方法。我们研究了由相干态叠加而成的纠缠可分探测态。基于有限量子资源的假设，我们证明了纠缠改善了未知阻尼常数的估计。
2007-04-19 quant-ph
Self-teleportation and its application on LOCC estimation and other tasks
一种表征量子非局域性的方法是观察LOCC最优协议和全局最优协议在执行某些任务时的品质因数的差异，例如，状态估计、状态判别、克隆和广播。特别是，我们重点讨论了$n$张量未知状态的情况。我们的结论是可分纯态比纠缠纯态更具有非局域性。更具体地说，如果状态是纠缠的，则品质因数的差异是指数小的，并且指数是最大施密特系数的对数。另一方面，在许多情况下，由LOCC估计的可分离状态比由$O(\frac{1}{n})$的全局最优估计差。为了证明纠缠态的能隙是指数小的，我们提出了自隐形传态协议作为LOCC协议的关键组成部分。该协议的目标是利用$| ϕ_θ> ^{\otimes n}$的本征纠缠，在不使用任何额外资源的情况下，通过LOCC传输Alice的那部分量子信息。该协议本身就具有重要意义。
2007-09-20 quant-ph
Optimal condition for measurement observable via error-propagation
误差传播是实验中广泛使用的一种估计工具，其中参数的估计精度取决于物理量的波动。因此，选择何种观测量将极大地影响估计灵敏度。在这里，我们研究了参数估计中的量子Cramér-Rao定理的极限灵敏度的最优观测值。利用Schrödinger-Robertson不确定关系，得到了最优观测量饱和极限灵敏度的充要条件.通过将这一条件应用于Greenberg-Horne-Zeilinger态，我们得到了可分离测量达到Heisenberg极限精度的最佳可观测量的一般表达式，并表明它与宇称测量密切相关.然而，Jose { \em et al} [Phys. Rev. A { \bf 87}，022330（2013）]声称海森堡极限可能无法通过可分离的测量获得。我们证明这种说法是不正确的。
2014-10-12 quant-ph
Local versus Global Strategies in Multi-parameter Estimation
我们考虑使用多模干涉仪估计多个相位的问题。在这种情况下，我们表明，虽然全球战略与多模纠缠可以导致高精度的增益，可以获得相同的精度增强与模式可分离的状态和本地测量。量子增强的关键资源被证明是一个大的数目变化的探测状态，这可以获得没有任何纠缠之间的模式。这具有重要的实际意义，因为使用可分离态的局部策略比使用多模纠缠态的全局方案具有许多优势。这样的优点包括对局部估计失败的鲁棒性、资源分配的更大灵活性以及相对更容易的状态准备。我们通过分析两种不同的方案来获得结果：第一种方案使用一组干涉仪，可以用作量子传感器网络的模型，第二种方案着眼于测量相对于参考的相位数，这主要与量子成像有关。
2016-01-22 quant-ph
Statistical estimation of the quality of quantum-tomography protocols
我们提出了一个完整的方法来测试量子层析成像协议的性能。该理论通过几个数值例子进行了验证，并与实验结果进行了比较，实现了各种协议的整个家庭的偏振态的量子比特和quququaters，包括纯，混合，纠缠和可分离。
2011-11-07 quant-ph
Digital Quantum Estimation
量子精密测量计算所有估计策略的最终精度，测量它们的均方根误差（RMSE）和Fisher信息。在这里，相反，我们问有多少位的参数，我们可以恢复，即我们得到一个信息理论的量子精密测量。在这种情况下，我们重新定义“海森堡限制”和“标准量子极限”（通常的基准在量子估计理论），并表明，前者只能通过顺序策略或并行策略，采用纠缠探针之间，而并行可分离的策略是有限的，后者。我们强调此设置与基于RMSE的设置之间的差异。
2017-05-18 quant-ph
State estimation for large ensembles
考虑了一个大而有限数目$N$的全同量子系统的状态估计问题。在大$N$的限制下，问题简化了。特别地，估计质量的唯一相关度量是平均二次误差矩阵。本文给出了平均二次误差的一个界，它是Cramér-Rao不等式的一个新的量子形式.这个新的界限以一种简洁的方式表达了在量子情况下，人们如何可以用关于一个参数的信息来交换关于另一个参数的信息。该界限适用于纯态上的任意测量，但仅适用于混合态上的可分离测量--这是一个引人注目的例子，说明混合态没有纠缠，但纯态没有纠缠。Cramér-Rao界通常是在估计量是无偏的假设下推导出来的。我们还证明了在额外的正则性条件下，我们的界也适用于有偏估计。最后，我们证明了当未知态属于二维Hilbert空间时，我们的量子Cramér-Rao界总是可以达到的，并给出了达到我们的量子Cramér-Rao界的显式测量策略.因此，这提供了一个完整的解决方案，尽可能有效地估计在同一纯态的量子位的大集合的未知状态的问题。对于处于相同混合状态的量子位，如果仅考虑可分离测量，则这也提供了最佳估计策略。
1999-10-26 quant-ph
Optimized entanglement for quantum parameter estimation from noisy qubits
对于$N$ -分量复合量子系统的参数估计，已知可分离制备导致均方估计误差缩放为$1/N$，而纠缠制备在某些条件下可以提供较小的误差与$1/N^2$缩放。然而，这种量子超效率对于噪声或退相干是非常脆弱的，并且通常在大$N$处随着任何少量的随机噪声渐近地消失。为了补充这一渐近表征，我们描述了如何估计效率演变的纠缠系统的大小$N$和它的纠缠度的函数。我们解决了量子比特相位估计的一般情况，也有意义的频率估计。退相干由与相位旋转交换的大类噪声表示，包括去极化噪声、相位翻转噪声和热量子噪声。在这些一般条件下，明确的表达式推导出的量子费舍尔信息量化的最终可实现的效率估计。我们面对在任何大小的$N$的最佳可分离制备的效率，与任意纠缠度的纠缠制备。我们展示了$1/N^2$超效率没有噪声，并证明其渐近消失在大$N$的任何非零噪声配置。为了最大限度地提高估计效率，我们描述了存在一个最佳的$N_{\rm opt}$的纠缠系统的大小以及最佳程度的纠缠。对于非单位噪声，最大效率通常在部分纠缠时获得。将$N$量子位嵌入到由$N_{\rm opt}$纠缠量子位形成的独立块中，在大的$N$上恢复了非零效率，该非零效率可以比最佳制备的$N$独立量子位的效率提高。纠缠探测器中的一个非活动量子位有时对估计最有效。
2019-04-03 quant-ph
Quantum-enhanced multiparameter estimation in multiarm interferometers
量子精密测量是当今最先进的测量技术。它使用量子资源来增强相位估计的灵敏度，超出经典物理学所能达到的范围。虽然单参数估计理论已经得到了广泛的研究，但对于在成像和传感中具有重要应用的多相位同时估计，人们所知甚少。在这篇手稿中，我们提供了有用的纠缠（多模粒子之间，qudits）多相估计的条件，并将其调整到多臂马赫-曾德尔干涉。我们讨论了基准多模Fock状态包含有用的量子纠缠和克服可分离的量子态的敏感性在三臂和四臂马赫-曾德尔干涉仪-目前在集成光子技术的范围内。
2015-07-28 quant-ph
Estimating the best separable approximation of non-pure spin-squeezed states
Vienna Center for Quantum Science and Technology, Atominstitut, TU Wien（维也纳量子科学与技术中心，原子研究所，维也纳工业大学）；Departament de Física, Universitat Autònoma de Barcelona（巴塞罗那自治大学物理系）；Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät, Universität Siegen（锡根大学自然科学技术学院）
本文基于自旋压缩不等式，提出计算混合多体量子态到完全可分离态距离的下界和上界方法，通过迭代算法寻找最优可分离态，并应用于全连接XXZ模型不同相变中的纠缠研究。
2026-04-14 quant-ph
Entanglement detection from channel parameter estimation problem
基于对称对数导数量子费舍尔信息，我们导出了一个检测多体系统纠缠态的一般判据。这个判据是可分态不能提高单参数量子信道族估计精度的直接结果。我们的结果是以前已知的单参数么正信道的判据推广到任何单参数量子信道。我们讨论了几个例子来说明我们的标准。将所提出的判据推广到开放量子系统的情况，并简要讨论了在存在退相干的情况下如何检测纠缠态。
2015-06-25 quant-ph
Estimation of correlations and non-separability in quantum channels via unitarity benchmarking
在系统之间传输相干量子信息的能力是量子技术的基本组成部分，并导致全局量子过程中的相干关联。然而，相对于量子态，量子信道中的关联结构研究较少。最近的技术在随机基准的激励下，我们开发了一系列的结果，有效地估计相关性的二分量子信道。我们引入子酉措施，是不变的基础上的局部变化，推广的渠道的酉性，并允许通道内的相干信息交换的分析。利用这些，我们表明，酉是一夫一妻制，并提供了一个新的信息干扰关系。然后，我们定义了一个概念的相关么正性，量化的相关性在一个给定的通道。最重要的是，我们表明，这一措施是严格有界的可分通道的集合，因此提供了一个见证的不可分性。最后，我们描述了如何有效的噪声信道的措施，可以有效地估计在不同的随机基准测试协议。我们发现，相关的么正性可以估计在任何可分离的量子信道的SPAM鲁棒的方式，并表明，基准/断层扫描协议与中间电路复位可以可靠地见证足够小的复位错误的不可分离性。我们开发的工具提供的信息超出了通过同步随机基准测试获得的信息，因此可以应用于量子设备中的串扰和相干误差的分析。
2022-05-01 quant-ph
Parameter estimation of qubit states with unknown phase parameter
讨论了在相位参数未知的情况下，量子二能级系统--量子比特系统的参数估计问题。我们分析了权衡关系的均方误差估计相关参数时，可分离的测量的基础上已知的精度界限，对称对数导数克拉美-拉奥界和林吉尔-马萨（HGM）界。我们研究了达到HGM界的最佳测量，并讨论了它的性质。我们证明了利用给定的$n$量子态的一部分来估计相位参数，可以渐近地得到相关参数的HGM界。我们还讨论了Holevo界，它可以通过集体测量渐近地获得。
2015-02-24 quant-ph
Ultimate precision of joint quadrature parameter estimation with a Gaussian probe
Holevo Cramér Rao界是状态参数估计的均方误差之和的下界。我们提供了一种方法来计算Holevo-Cramér-Rao界的正交平均参数的高斯状态的估计制定的问题作为一个半定规划。在这种情况下，界限是紧的;它是通过纯粹的高斯测量获得的。我们考虑一个对称双模压缩热态的例子，其中一个模经历一个未知的位移。我们计算的Holevo Cramér-Rao界联合估计的共轭参数为这个位移。最佳测量是不同的，取决于状态是纠缠的还是可分离的。
2018-01-19 quant-ph
Fragility of a class of highly entangled states of many quantum-bits
我们考虑具有n个量子比特（“qubit”）的量子计算机，其中每个量子比特独立地耦合到以退相或去极化方式影响状态的环境。对于混合态，我们提出了一个量化的属性，显示{ \it量子}的不确定性在宏观水平上。我们说明了在这个意义上的大参数可以被看作是一个指标，大纠缠，并给出超曲面包围的一组可分离的状态。使用极大似然估计的经典理论的方法，我们证明了这个参数是减少1/ \sqrt{n}的所有这些状态已暴露于环境。此外，我们考虑了一个具有完美的1-qubit门和2-qubit门的量子计算机，并证明了任何可以从可分离的初始状态获得的状态都位于一族平行于包围可分离的超曲面的超曲面对之间。
1999-07-10 quant-ph
Mixed state Pauli channel parameter estimation
用于估计描述单个量子比特泡利信道的强度的参数的任何物理方案的准确性可以使用来自量子估计理论的标准技术来量化。已知具有m个信道调用的最优估计方案使用系统的初始状态，所述初始状态是纯的且未纠缠的，并且提供O[1/m^（1/2）]的不确定性。该协议类似于经典的重复和平均方案。我们考虑估计方案，其中可用的初始状态是不纯的，并比较协议涉及量子相关态的独立状态协议类似于经典的重复计划。我们表明，与纯态的情况下，量子相关态协议可以产生更大的估计精度比任何独立的状态协议。我们表明，这些收益持续存在，即使当系统状态是可分离的，在某些情况下，当量子不和谐的通道调用后缺席。我们描述了这些协议的相关性核磁共振测量。
2012-08-29 quant-ph
Measurement-device-independent entanglement and randomness estimation in quantum networks
检测由多方组成的量子网络中的纠缠是构建量子通信和计算网络的重要步骤之一。我们考虑一种情况，即用于本认证的测量设备未被表征。在这种情况下，众所周知，通过使用量子态作为测量设备的输入，可以检测任何纠缠态（称为测量设备无关的纠缠见证的情况）。在这里，我们超越了纠缠检测，并提供了估计量子网络中纠缠量的方法。我们还考虑了随机性认证的任务，并表明随机性可以在各种情况下进行认证，包括单部实验或只使用可分离状态的设置。
2017-05-01 quant-ph
Experimental Joint Estimation of Phase and Phase Diffusion via Deterministic Bell Measurements
本文通过确定性贝尔测量在双量子比特系统中实现相位与相位扩散的联合估计，提升了多参数量子计量的精度，展示了集体测量在噪声环境下的优势。
2025-12-27 quant-ph
Creation and characterization of vector vortex modes for classical and quantum communication
矢量涡旋光束是光的结构态，其偏振和空间模式不可分离，它们是自由空间和许多光纤系统的本征模式，并且有能力用作经典和量子通信的模式基础。在这里，我们概述了最近的进展，我们了解这些模式，从他们的创造，他们的表征和检测。然后，我们使用这些工具来研究这些模式在自由空间和光纤中的传播行为，并表明模式串扰导致矢量状态衰减为可分离的标量模式，伴随着信息的丢失。我们提出了一个概率和确定性检测方案之间的比较表明，前者，而无处不在，否定了量子通信中的维数增加的好处，同时减少在经典的通信链路中的信号。这项工作提供了一个有用的介绍该领域，以及提出新的发现和观点，以进一步推进它。
2017-09-03 physics.optics quant-ph
Nonlinear Schrödinger equations and generalized Heisenberg uncertainty principle violating the principle of estimation independence
基于透明的物理公理重建量子力学的一个优点是，它可以通过放松公理来提供自然推广量子力学的见解。在这里，我们讨论了可能的扩展量子力学在一个一般的认知框架的基础上的操作计划估计的动量给定位置下的认知限制。认识的限制参数化的全球不可分的随机变量的顺序普朗克常量，一个本体的扩展，可分离的经典相空间变量。在估计方案中，正则量子定律被重建为一个特定的估计量和估计误差。本文在保持玻恩二次律不变的前提下，通过假设更一般的估计误差，构造了薛定谔方程的一类非线性变式和广义海森堡不确定原理.因此，薛定谔方程的非线性和海森堡不确定原理的偏差在估算误差的概括方面有一个共同的、透明的操作根源。然后，我们认为，一个广泛的类的非线性和海森堡不确定原理的偏差产生的估计误差违反了一个合理的推断因果关系的估计独立性原则，这是尊重标准的量子力学。因此，这一结果限制了量子力学的可能扩展，并提出了遵循估计独立性原则的推广量子力学的方向。
2020-09-11 quant-ph
Quantum lithography, entanglement and Heisenberg-limited parameter estimation
探讨了量子光刻、海森堡极限参数估计与量子态动力学演化速率之间的密切关系。我们展示了如何提高测量精度和提高量子光刻的分辨率，从使用纠缠。从数学上讲，量子光刻的超分辨率在海森堡极限参数估计的推导中自然出现。我们还回顾了最近的实验提供了量子光刻原理的证明，我们解决的问题，状态准备和制造合适的光刻胶。
2004-02-12 quant-ph
Information geometry of entangled states induced by noncommutative deformation of phase space
本文利用信息几何方法研究非对易空间中高斯态的几何结构，通过协方差参数化相空间分布并构建统计流形，结合RSUP和PPT条件估计可分离态与纠缠态的相对体积，并给出双体高斯态玩具模型的数值结果。
2025-02-08 hep-th math-ph math.MP
Estimation of Phase and Diffusion: Combining Quantum Statistics and Classical Noise
$N$量子比特的相干系综在量子相位估计方面优于可分离的混合物，但是由于经典相位扩散导致的相干衰减降低了整体精度。在某些情况下，扩散强度可能是感兴趣的参数。我们研究估计的相位和扩散在大自旋系统中使用一种新的数学公式。首次给出了噪声环境中用于酉参数估计的量子费舍尔信息的封闭形式表达式。最佳探测状态具有非高斯分布，也不同于典型的相位状态，它饱和了一个新的紧精度界。对于低于临界阈值的噪声，纠缠总是导致增强的精度，但散粒噪声限制仅被恒定因子击败，与$N$无关。我们提供了上限和下限这个因素，有效的低和高噪声制度。不同于其他噪声类型，它示出了$N \gg 1$，相位和扩散可以同时和最佳地测量。
2013-07-01 math.ST physics.ins-det physics.optics
Optimal measurements for quantum multiparameter estimation with general states
我们推广的方法Braunstein和洞穴[物理。72，3439（1994）]到具有一般状态的量子多参数估计。我们推导了经典Fisher信息矩阵的矩阵界，由于每个测量算子。所有这些界的饱和导致矩阵Helstrom Cramér-Rao界的饱和。值得注意的是，对于任何给定的正定权重矩阵，矩阵界的饱和等价于标量界的饱和。给出了一般量子态的Helstrom Cramér-Rao界的最优测量的充分必要条件.为了使Helstrom束缚与可分离测量或仅纠缠少量相同状态的集体测量饱和，我们发现对称对数导数必须在状态的支撑上交换。作为我们的结果的一个重要应用，我们构造了几个局部最优测量的问题估计的三维分离的两个非相干光学点源。
2019-09-08 physics.optics quant-ph
