論文の概要: In situ thermometry of a cold Fermi gas via dephasing impurities

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.02911v3
• Date: Wed, 19 Aug 2020 22:36:34 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-26 06:17:43.687309
• Title: In situ thermometry of a cold Fermi gas via dephasing impurities
• Title（参考訳）: 不純物付着によるコールドフェルミガスのその場温度測定
• Authors: Mark T. Mitchison, Thom\`as Fogarty, Giacomo Guarnieri, Steve Campbell, Thomas Busch, and John Goold
• Abstract要約: 非接触フェルミ気体の温度は、その内部に浸漬された不純物の非平衡力学から正確に推定できることを示す。 また,不純物-ガス結合によって制御される測定時間と温度測定精度との間の興味深いトレードオフも発見する。
• 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: The precise measurement of low temperatures is a challenging, important and fundamental task for quantum science. In particular, in-situ thermometry is highly desirable for cold atomic systems due to their potential for quantum simulation. Here we demonstrate that the temperature of a non-interacting Fermi gas can be accurately inferred from the non-equilibrium dynamics of impurities immersed within it, using an interferometric protocol and established experimental methods. Adopting tools from the theory of quantum parameter estimation, we show that our proposed scheme achieves optimal precision in the relevant temperature regime for degenerate Fermi gases in current experiments. We also discover an intriguing trade-off between measurement time and thermometric precision that is controlled by the impurity-gas coupling, with weak coupling leading to the greatest sensitivities. This is explained as a consequence of the slow decoherence associated with the onset of the Anderson orthogonality catastrophe, which dominates the gas dynamics following its local interaction with the immersed impurity.
• Abstract（参考訳）: 低温の正確な測定は、量子科学にとって挑戦的で重要で基本的な課題である。 特に、その場温度測定は量子シミュレーションの可能性から、低温原子系にとって非常に望ましい。 ここでは,非相互作用フェルミ気体の温度を,干渉法と実験手法を用いて,内部に浸漬した不純物の非平衡ダイナミクスから正確に推定できることを実証する。 提案手法は, 量子パラメータ推定理論を応用し, 現在の実験において, フェルミガスを退化させるための関連する温度状態の最適精度を実現する。 また,不純物とガスのカップリングによって制御される測定時間と温度測定精度との間には,結合性が弱いため,最も感度が高い。 これはアンダーソン直交カタストロフィの開始に伴う緩やかなデコヒーレンスの結果として説明され、これは没入不純物との局所的な相互作用によってガス力学を支配している。

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