Jornal Mato-Grossense de Física
ISSN Eletrônico: 2965-1964 Programa de Pós-Graduação em Física - IF/UFMT
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JMFis 7-2, 33 (2024)
A Precisão da Metrologia Quântica: Limite de Cramér-Rao, Informação de Fisher e possíveis Aplicações Tecnológicas
Autor
L. A. M. Souza
Resumo
Este artigo explora o mais didaticamente possível os princípios fundamentais da metrologia, tanto clássica quanto quântica, com foco no Limite de Cramér-Rao e como ele define a precisão máxima na estimativa de parâmetros, levando em conta o ruído e a informação extraída dos dados. Fazemos um estudo pormenorizado também da Informação de Fisher (clássica e quântica), mostrando o significado Físico desta importante Figura de Mérito metrológica. Também discutimos como estados quânticos podem superar os limites clássicos, proporcionando uma precisão muito maior. Exemplos de aplicações tecnológicas incluem o desenvolvimento de sensores quânticos, termômetros quânticos e a estimativa de parâmetros de fase. Por fim, revisamos nossos resultados sobre a estimativa do parâmetro de compressão desconhecido aplicado num modo de um estado Gaussiano quântico.
Abstract
This paper explores as didactically as possible the fundamental principles of both classical and quantum metrology, focusing on the Cramér-Rao Bound and how it defines the maximum precision in parameter estimation, taking into account noise and the information extracted from the data. We also conduct a detailed study of Fisher Information (both classical and quantum), showing the physical significance of this important figure of merit in metrology. We further discuss how quantum states can surpass classical limits, providing much greater precision. Examples of technological applications include the development of quantum sensors, quantum thermometers, and phase parameter estimation. Finally, we review our results on the estimation of the unknown compression parameter applied to a mode of a quantum Gaussian state.
DOI
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