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116 | 2018
Annuaire du Collège de France 2015-2016
Résumé des cours et travaux 116e année
Autres enseignements et recherches
IV. Conférenciers invités

Towards the ultimate precision limits: An introduction to quantum metrology / Vers les limites ultimes de précision : une introduction à la métrologie quantique

Luiz Davidovich
p. 677-678

Notes de la rédaction

Cycle de quatre conférences prononcées les 4, 11, 18 et 29 février 2016 (invitation sur proposition du Pr Jean Dalibard). Ces conférences sont disponibles en vidéo sur le site internet du Collège de France : https://www.college-de-france.fr/site/jean-dalibard/p31889753331570643_content.htm.

Texte intégral

1These lectures will focus on quantum metrology, which aims to determine the ultimate precision limits in the estimation of parameters. It also helps to understand some basic problems in quantum physics, like for instance the energy-time uncertainty and its extension to noisy systems. Applications to several systems will be discussed, including phase estimation in optical interferometers, frequency estimation in atomic spectroscopy, force estimation, weak-value amplification, and the quantum speed limit.

2The lectures will be organized as follows:

Lecture I

3After a general introduction, this lecture will focus on optical interferometers, discussing several possible strategies for phase estimation, and demonstrating that states with special quantum features may lead to bounds on precision that overcome the shot-noise limit, reaching the so-called Heisenberg limit.

Lecture II

4The general theory of parameter estimation is introduced. The Cramér-Rao bound is demonstrated, and the Fisher information, as well as the maximum likelihood estimator, are introduced. The role of entanglement in quantum-enhanced metrology is clarified. These results are applied to optical interferometry, atomic spectroscopy, and weak-value amplification.

Lecture III

5Recent results concerning noisy quantum-enhanced metrology are presented, and a general framework for evaluating the ultimate precision limit in the estimation of parameters for open systems is developed. This method is applied to optical interferometry, atomic spectroscopy, and force estimation.

Lecture IV

6Different possible interpretations of the time-energy uncertainty relation are reviewed. The techniques developed in the previous lecture are used to extend the time-energy uncertainty relation to open systems, with applications to atomic physics.

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Pour citer cet article

Référence papier

Annuaire du Collège de France 2015-2016. Résumé des cours et travaux 116e année, Paris, Collège de France, juin 2018, p. 677-678. ISBN 978-2-7226-0482-7

Référence électronique

Luiz Davidovich, « Towards the ultimate precision limits: An introduction to quantum metrology / Vers les limites ultimes de précision : une introduction à la métrologie quantique », L’annuaire du Collège de France [En ligne], 116 | 2018, mis en ligne le 02 juillet 2018, consulté le 20 octobre 2018. URL : http://journals.openedition.org/annuaire-cdf/13568

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Auteur

Luiz Davidovich

Professeur à l’Institut de physique et à l’université fédérale de Rio de Janeiro (Brésil)

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Droits d’auteur

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