مجلۀ پژوهش فیزیک ایران

حسگرهایی که برای براورد کوانتومی از دور قابل استفاده هستند

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

حسین رنگانی جهرمی 1
سید محمد حسینی 2
مهدی امنیت‌طلب 3

1 عضو هیات علمی، بخش فیزیک، دانشگاه دولتی جهرم، جهرم، ایران

2 گروه فیزیک ، دانشکده علوم، دانشگاه ارومیه ، ارومیه، ایران

3 گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه ارومیه

https://doi.org/10.47176/ijpr.22.2.11402
چکیده
حسگرهای کوانتومی نسبت به مشابه کلاسیکی خود برتری قابل ملاحظه‌ای دارند، لذا کاربرد عملی آنها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. اما در بسیاری از سناریو‌های عملی، امکان اندازه‌گیری یا براورد از فواصل نزدیک وجود ندارد و امنیت فرایند را دچار مخاطره می‌کند. در این مقاله، با کمک و الهام از فرایند ترابرد کوانتومی، طراحی حسگری را پیشنهاد می‌دهیم که از دور، پارامتر کد شده در حالت کوانتومی یک سامانه کوانتومی، را براورد می‌کند. نشان خواهیم داد چگونه کنترل نوفه‌های کلاسیکی و کوانتومی که حسگر را تحت تأثیر قرار می‌دهند، می‌تواند براورد را بهبود ببخشد. به علاوه، نحوۀ پیاده‌سازی عملی این پروژه نیز دقیقا مورد بحث قرار خواهد گرفت

کلیدواژه‌ها

حسگرهای کوانتومی
اطلاعات فیشر کوانتومی
ترابرد
موضوعات

عنوان مقاله English

Sensors which can be used for remote quantum estimation

نویسندگان English

Hossein Rangani Jahromi 1
Seyed Mohammad Hosseiny 2
Mahdi Amniat-Talab 3
1 Professor (Assistant) Department of Physics Jahrom University
2 Physics Department, Faculty of Sciences, Urmia University,, Urmia, Iran
3 Department of Physics, Urmia University, Urmia, Iran
چکیده English

Quantum sensors have a significant advantage over their classic counterparts, and hence their practical application is of particular importance. However, in many practical scenarios, it is not possible to measure or estimate at close distances and endangers the security of the process. In this paper, with the help and inspiration of the quantum teleportation process, we propose the design of a sensor remotely estimating the parameter encoded into the quantum state of a quantum system. We show how the control over classical and quantum noises, affecting the sensor, can enhance the estimation. Moreover, the practical implementation of this project is discussed in detail.

کلیدواژه‌ها English

quantum sensors
quantum Fisher information
teleportation
  1. M Hayashi, “Quantum information theory” Springer (2016).
  2. S Pirandola, et al., Nat. Photonics 12 (2018) 724.
  3. J P Tetienne, Phys. 17 (2021) 1074.
  4. C L Degen, F Reinhard, and P Cappellaro, Mod. Phys. 89 (2017) 035002.
  5. Z Zhang and Q Zhuang, Quantum Sci. Technol. 6 (2021) 043001.
  6. A Holevo, Math. Phys. 13 (1978) 379.
  7. V Giovannetti, S Lloyd, and L Maccone, Science 306 (2004) 1330.
  8. M G Paris, J. Quantum Inf. 7 (2009) 125.
  9. V Giovannetti, S Lloyd, and L Maccone, Photonics 5 (2011) 222.
  10. J Liu, Phys. A: Math. Theor. 53 (2019) 023001.
  11. G Tóth and I Apellaniz, Phys. A: Math. Theor. 47 (2014) 424006.
  12. E Polino, et al., AVS Quantum Sci. 2 (2020) 024703.
  13. K Bongs, et al. Nat. Rev. Phys. 1 (2019) 731.
  14. L Pezze, et al., Rev. Mod. Phys. 90 (2018) 035005.
  15. T Xiao, J Fan, and G Zeng, Npj Quantum Inf. 8 (2022) 1.
  16. T Tanaka, et al., Phys. Rev. A 105 (2022) 012411.
  17. N Shettell, E Kashefi, and D Markham, Rev. A 105 (2022) L010401.
  18. S Alipour and AT Rezakhani, Rev. A 91 (2015) 042104.
  19. A Rezakhani, M Hassani, and S Alipour, Rev. A 100 (2019) 032317.
  20. T Homayoun and K Aghayar, J. Phys. Res. 19 (2020) 515.
  21. M A Nielsen and I Chuang, “Quantum computation and quantum information” American Association of Physics Teachers (2002).
  22. H Rangani Jahromi, Lett. A 424 (2022) 127850.
  23. D Budker and M Romalis, Phys. 3 (2007) 227.
  24. G Balasubramanian, et al., Nature 455 (2008)
  25. F Dolde, et al., Nat. Phys. 7 (2011)
  26. P Neumann, et al., Nano letters 13 (2013) 2738.
  27. Y Yao, et al., Phys. Rev. A 89 (2014) 042336.
  28. H Okane, et al., Phys. Rev. A 104 (2021) 062610.
  29. Y Takeuchi, et al., Phys. Rev. A 99 (2019) 022325.
  30. P Yin, et al., Phys. Rev. Appl. 14 (2020) 014065.
  31. C H Bennett, et al., Phys. Rev. Lett. 70 (1993)
  32. S Pirandola, et al., Nat. Photonics 9 (2015) 641.
  33. Y H Luo, et al., Phys. Rev. Lett. 123 (2019) 070505.
  34. D Llewellyn, et al., Nat. Phys. 16 (2020) 148.
  35. M Huo, et al., Sci. Adv. 4 (2018) eaas9401.
  36. F Kheirandish, S J Akhtarshenas, and H Mohammadi, Rev. A 77 (2008) 042309.
  37. A Motavallibashi, H Mohammadi, and A Akhound, JOSA B 38 (2021)
  38. A Naji, R Hamzehofi, and D Afshar, J. Phys. Res. 19 (2020) 656.
  39. A Rabeie and A Fatahizadeh, J. Phys. Res. 14 (2019) 381.
  40. M Ettefaghi and N Pour Rahimi, J. Phys. Res. 21 (2021) 479.
  41. R Hamzehofi, A Naji, and D Afshar, Res. Many. Sys. 11 (2021) 139.
  42. A Naji and M M. Zamani, IJAP 11 (2021) 68.
  43. R Raussendorf and H J Briegel, Rev. Lett. 86 (2001) 5188.
  44. N Sangouard, et al., Rev. Mod. Phys. 83 (2011) 33.
  45. D Gottesman and I L Chuang, Nature 402 (1999) 390.
  46. D Bouwmeester, et al., Nature 390 (1997) 575.
  47. M Riebe, et al., Nature 429 (2004) 734.
  48. M Barrett, et al., Nature 429 (2004) 737.
  49. J F Sherson, et al., Nature 443 (2006) 557.
  50. P Y Hou, et al., Nat. Commun. 7 (2016) 1.
  51. A Kumar, et al., Sci. Rep. 10 (2020) 1.
  52. Z D Liu, et al., Phys. Rev. A 102 (2020) 062208.
  53. S Langenfeld, et al., Phys. Rev. Lett. 126 (2021) 130502.
  54. G Bowen and S Bose, Rev. Lett. 87 (2001) 267901.
  55. C W Helstrom, Stat. Phys. 1 (1969) 231.
  56. S L Braunstein and C M Caves, Rev. Lett. 72 (1994) 3439.
  57. S L Braunstein, C M Caves, and G J Milburn, Phys. 247 (1996) 135.
  58. W Zhong, et al., Phys. Rev. A 87 (2013) 022337.
  59. W K Wootters, Rev. Lett. 80 (1998)
  60. C H Bennett, et al., Phys. Rev. A 54 (1996) 3824.
  61. A Rau, Phys. A: Math. Theor. 42 (2009) 412002.
  62. R Jozsa, Mod. Opt. 41 (1994) 2315.
  63. S Oh, S Lee, and H W Lee, Rev. A 66 (2002) 022316.
  64. S Popescu, Rev. Lett. 72 (1994) 797.
  65. S Massar and S Popescu, “Optimal extraction of information from finite quantum ensembles” World Scientific (2005).
  66. Y J Zhang, et al., Phys. Rev. A 91 (2015) 032112.
  67. K Berrada, B Raffah, and H Eleuch, Results Phys. 17 (2020) 103083.
  68. K Kraus, et al., Lect. Notes Phys. 190 (1983).
  69. Y L Li, X Xiao,and Y Yao, Rev. A 91 (2015) 052105.
  70. B Dalton, S M Barnett, and B Garraway, Rev. A 64 (2001) 053813.
  71. H P Breuer, et al., Rev. Mod. Phys. 88 (2016) 021002.
  72. B Bellomo, R L Franco, and G Compagno, Rev. Lett. 99 (2007) 160502.
  73. H Rangani Jahromi and M Amniat Talab, Phys. 360 (2015) 446.
  74. E M Laine and H P Breuer, Piilo, Sci. Rep. 4 (2014) 1.
  75. A D Zhu, et al., Phys. Rev. A 73 (2006) 022338.
  76. X H Li, F G Deng, and H Y Zhou, Rev. A 74 (2006) 054302.
  77. Y H Chou, et al., Sci. Rep. 8 (2018) 1.
  78. Y H Chou, et al., Sci. Rep. 11 (2021) 1.
مجلۀ پژوهش فیزیک ایران
دوره 22، شماره 2 - شماره پیاپی 88
تابستان 1401
صفحه 457-469

XML
اصل مقاله 784.62 K
فایل‌های تکمیلی/اضافی
13- rangani1-ABS.pdf

صفحه اصلی

راهنمای نویسندگان

ارسال مقاله

داوران

تماس با ما

تحت نظارت وف بومی