估计光在模态结构中编码的多个参数
量子物理
2025-05-23 v1 光学
摘要
我们研究了同时估计光在其展开模态上的形状上编码的多个参数的问题。为此，我们将引用文献中引入的模式编码参数估计理论推广到多参数情境。我们推导了量子Fisher信息矩阵的通用表达式，并确立了实现多参数量子Cramér-Rao下界的条件。在特定情境下，我们发现每个参数都可以关联一个检测模态——该检测模态与单个非真空模态或均值场模态的导数成比例。对于单个非真空模态，参数之间的相关性由检测模态的重叠的实部决定；而在强均值场的情况下，由导数模态的二阶矩算子的协方差决定。在这两种情况下，实现量子Cramér-Rao下界的条件由检测模态的重叠的虚部决定。我们的发现为在光的模态结构中编码的参数进行最优联合估计提供了明确的准则，并且可用于基准测试实验中的多参数估计，以及通过仔细塑造模态并用非经典光填充它们来寻找最优测量策略。
引用
@article{arxiv.2505.16435,
title = {Estimation of multiple parameters encoded in the modal structure of light},
author = {Alexander Boeschoten and Giacomo Sorelli and Manuel Gessner and Claude Fabre and Nicolas Treps},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.16435},
year = {2025}
}