論文の概要: Quantum Thermometry with a Dissipative Quantum Rabi System
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.12906v1
- Date: Thu, 27 May 2021 01:47:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-29 07:21:00.800017
- Title: Quantum Thermometry with a Dissipative Quantum Rabi System
- Title（参考訳）: 散逸量子ラビ系を用いた量子温度測定
- Authors: Dong Xie, Chunling Xu, An Min Wang
- Abstract要約: 光学キャビティ場モードと相互作用する単一の2レベル原子からなる有限成分系は、量子相転移を示す。
原子を取り巻く熱浴の量子光学プローブによる量子温度測定について検討した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.430924337853801
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Dissipative quantum Rabi System, a finite-component system composed of a
single two-level atom interacting with an optical cavity field mode, exhibits a
quantum phase transition, which can be exploited to greatly enhance the
estimation precision of unitary parameters (frequency and coupling strength).
Here, using the quantum Langevin equation, standard mean field theory and
adiabatic elimination, we investigate the quantum thermometry of a thermal bath
surrounding the atom with quantum optical probes. With the increase of coupling
strength between the atom and the cavity field, two kinds of singularities can
be observed. One type of singularity is the exceptional point (EP) in the
anti-parity-time (anti-$\mathcal{PT}$) symmetrical cavity field. The other type
of singularity is the critical point (CP) of phase transition from the normal
to superradiant phase. We show that the optimal measurement precision occurs at
the CP, instead of the EP. And the direct photon detection represents an
excellent proxy for the optimal measurement near the CP. In the case where the
thermal bath to be tested is independent of the extra thermal bath interacting
with the cavity field, the estimation precision of the temperature always
increases with the coupling strength. Oppositely, if the thermal bath to be
tested is in equilibrium with the extra bath interacting with the cavity field,
noises that suppress the information of the temperature will be introduced when
increasing the coupling strength unless it is close to the CP.
- Abstract（参考訳）: 散逸量子ラビ系は、光学キャビティ場モードと相互作用する1つの2レベル原子からなる有限成分系であり、量子相転移を示し、ユニタリパラメータ(周波数と結合強度)の推定精度を大幅に向上させることができる。
ここでは、量子ランゲヴィン方程式、標準平均場理論、および断熱除去を用いて、原子を取り巻く熱浴の量子温度測定を量子光学プローブを用いて調査する。
原子と空洞場の結合強度の増大により、2種類の特異点が観察できる。
特異点の1つのタイプは、反パリティ時間(anti-$\mathcal{PT}$)対称空洞場の例外点(EP)である。
その他の特異点のタイプは、通常から超ラジアント相への相転移の臨界点(CP)である。
最適測定精度は EP ではなく CP で発生することを示す。
また、直接光子検出は、CP近傍での最適な測定のための優れたプロキシを示す。
試験対象の熱浴がキャビティフィールドと相互作用する余分な熱浴とは無関係である場合、温度の推定精度は結合強度によって常に上昇する。
好ましくは、試験対象の熱浴が空洞磁場と相互作用する余分な浴と平衡である場合、CPに近くない限り結合強度を増大させる際に温度情報を抑制するノイズが発生する。
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