Abstract: Several quantities of interest in physics are non-linear functions of the density matrix and cannot, even in principle, correspond to proper quantum observables. Any method aimed to determine the value of these quantities should resort to indirect measurements and thus corresponds to a parameter estimation problem whose solution, i.e. the determination of the most precise estimator, unavoidably involves an optimization procedure. In this talk, I review local quantum estimation theory, which provides tools to address the above issue and characterize signals and devices in quantum technology. We introduce the concepts of symmetric logarithmic derivative and quantum Fisher information, and provide explicit formulas for relevant families of quantum states. Recent advance in multiparameter estimation, as well as few applications ranging from quantum optics to critical systems, will be also addressed.

Matteo Paris (Università degli Studi di Milano, Italy)

https://www.unimi.it/en/ugov/person/matteo-paris

Абстракт: Как известно, некоторые из представляющих интерес в физике величин являются нелинейными функциями матрицы плотности и даже в принципе не могут соответствовать собственно квантовым наблюдаемым величинам. Любой метод, направленный на определение значений этих величин, должен прибегать к косвенным измерениям и, таким образом, соответствовать задаче оценки параметров, решение которой, т. е. определение наиболее точной оценки, неизбежно связано с процедурой оптимизации. В этом докладе я рассматриваю локальную квантовую теорию оценок, которая предоставляет эффективные инструменты для решения вышеуказанной проблемы и характеризует сигналы и устройства в квантовой технологии. Мы вводим понятия симметричной логарифмической производной и квантовой информации Фишера, а также предоставляем явные формулы для соответствующих семейств квантовых состояний. Также будут рассмотрены недавние достижения в многопараметрической оценке, а также несколько практических применений - от квантовой оптики до теории критических систем.

Bio: Prof. Matteo Paris is a theoretician, working in quantum information, quantum optics, open quantum systems and quantum theory of measurement. Since 2008 he has been also involved in the experimental implementation of quantum technologies. Currently the lab is competitive in the field of discrete variables, implemented with polarization qubits, as well as with continuous variables, i.e. exploiting squeezing and entanglement.

Matteo Paris is author of 320+ publications on international journals, which received 12000+ citations, with about 70 invited talks at international conferences. His H-index is currently 54 (Google schoolar). His main contributions are in the fields of quantum estimation of states and operations, generation and application of quantum correlations, quantum information processing, open quantum systems, quantum metrology and high-precision measurements, quantum walks.

The recent activity of MGAP is devoted to the search of novel degrees of freedom for quantum technology, e.g. to improve metrological protocols in the search of new physics or for the development of new sensing techniques by quantum probes.

Since 2004 MGAP has been the supervisor of about 35 BA thesis, 40 Master thesis, 12 PhD thesis, and 12 post-docs.

Инфо: Проф. Маттео Парис - теоретик, занимающийся квантовой информатикой, квантовой оптикой, открытыми квантовыми системами и квантовой теорией измерения. С 2008 года он также занимается экспериментальной реализацией квантовых технологий.

Маттео Парис является автором более 320 публикаций в международных журналах, получивших более 12000 цитирований, он являлся приглашенным докладчиком на 70 международных конференций. Его индекс Хирша в настоящее время составляет 54 (Google schoolar). Его основной вклад сделан в области квантовой оценки состояний и операций, в генерации и применении квантовых корреляций, квантовой обработке информации, открытых квантовых системах, квантовой метрологии и высокоточных измерений, квантовых путях.

QST-colloquium