論文の概要: Quantum probing beyond pure dephasing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2003.04014v2
- Date: Tue, 25 Aug 2020 07:53:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-30 03:14:51.841983
- Title: Quantum probing beyond pure dephasing
- Title（参考訳）: 純脱落を超える量子探索
- Authors: Dario Tamascelli, Claudia Benedetti, Heinz-Peter Breuer, and Matteo
G.A. Paris
- Abstract要約: 熱平衡下でのオーミックボゾン環境のキャラクタリゼーションにおける単一キュービットプローブの性能解析を行った。
特に、プローブと環境の間の相互作用ハミルトニアンをチューニングする効果を解析する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum probing is the art of exploiting simple quantum systems interacting
with a complex environment to extract precise information about some
environmental parameters, e.g. the temperature of the environment or its
spectral density. Here we analyze the performance of a single-qubit probe in
characterizing Ohmic bosonic environments at thermal equilibrium. In
particular, we analyze the effects of tuning the interaction Hamiltonian
between the probe and the environment, going beyond the traditional paradigm of
pure dephasing. In the weak-coupling and short-time regime, we address the
dynamics of the probe analytically, whereas numerical simulations are employed
in the strong coupling and long-time regime. We then evaluate the quantum
Fisher information for the estimation of the cutoff frequency and the
temperature of the environment. Our results provide clear evidence that pure
dephasing is not optimal, unless we focus attention to short times. In
particular, we found several working regimes where the presence of a transverse
interaction improves the maximum attainable precision, i.e. it increases the
quantum Fisher information. We also explore the role of the initial state of
the probe and of the probe characteristic frequency in determining the
estimation precision, thus providing quantitative guidelines to design
optimized detection to characterize bosonic environments at the quantum level.
- Abstract（参考訳）: 量子プローブは、複雑な環境と相互作用する単純な量子システムを利用して、環境の温度やスペクトル密度などの環境パラメータに関する正確な情報を抽出する技術である。
本稿では,熱平衡におけるオーミックボソニック環境を特徴付ける単一量子ビットプローブの性能解析を行う。
特に, プローブと環境との相互作用をハミルトニアンに調整することで, 従来の純粋否定のパラダイムを超越した効果を解析した。
弱い結合状態と短時間状態では、プローブのダイナミクスを解析的に扱うが、強い結合状態と長時間状態には数値シミュレーションを用いる。
次に,量子フィッシャー情報を評価し,遮断周波数と環境温度を推定する。
我々の結果は、短い時間に注意を集中しない限り、純粋な嫌悪は最適ではないという明確な証拠を提供する。
特に、超越相互作用の存在が到達可能な最大精度を改善する、すなわち量子フィッシャー情報を増加させる作業体制がいくつか見つかった。
また,推定精度の決定におけるプローブの初期状態とプローブ特性周波数の役割について検討し,量子レベルでのボソニック環境を特徴付ける最適化検出設計のための定量的ガイドラインを提供する。
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