論文の概要: Criticality-Enhanced Quantum Sensing via Continuous Measurement
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.06349v2
- Date: Fri, 1 Apr 2022 09:11:08 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-18 14:46:15.365349
- Title: Criticality-Enhanced Quantum Sensing via Continuous Measurement
- Title(参考訳): 連続計測による臨界量子センシング
- Authors: Theodoros Ilias, Dayou Yang, Susana F. Huelga, Martin B. Plenio
- Abstract要約: 本稿では,放射光量子の連続観測による臨界強度検出プロトコルを提案する。
我々は、その根底にある臨界指数によって支配される過渡的かつ長時間の振る舞いを特徴とする普遍的スケーリング法を導出する。
我々のプロトコルは、連続的な読み出しを可能にする汎用量子光学オープンセンサーに適用できる。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 1.433758865948252
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Present protocols of criticality-enhanced sensing with open quantum sensors
assume direct measurement of the sensor and omit the radiation quanta emitted
to the environment, thereby potentially missing valuable information. Here we
propose a protocol for criticality-enhanced sensing via continuous observation
of the emitted radiation quanta. Under general assumptions, we establish a
scaling theory for the global quantum Fisher information of the joint system
and environment state at dissipative critical points. We derive universal
scaling laws featuring transient and long-time behavior governed by the
underlying critical exponents. Importantly, such scaling laws exceed the
standard quantum limit and can in principle saturate the Heisenberg limit. To
harness such advantageous scaling, we propose a practical sensing scheme based
on continuous detection of the emitted quanta as realized experimentally in
various quantum-optical setups. In such a scheme a single interrogation
corresponds to a (stochastic) quantum trajectory of the open system evolving
under the nonunitary dynamics dependent on the parameter to be sensed and the
backaction of the continuous measurement. Remarkably, we demonstrate that the
associated precision scaling significantly exceeds that based on direct
measurement of the critical steady state, thereby establishing the metrological
value of the continuous detection of the emitted quanta at dissipative
criticality. We illustrate our protocol via counting the photons emitted by the
open Rabi model, a paradigmatic model for the study of dissipative phase
transition with finite components. Our protocol is applicable to generic
quantum-optical open sensors permitting continuous readout, and may find
applications at the frontier of quantum sensing, such as the human-machine
interface, magnetic diagnosis of heart disease, and zero-field nuclear magnetic
resonance.
- Abstract(参考訳): オープン量子センサを用いた臨界エンハンスセンシングのプロトコルは、センサの直接測定を想定し、環境に放出される放射量子を省略し、貴重な情報を欠いている可能性がある。
本稿では,放射量子の連続観測による臨界エンハンスドセンシングのプロトコルを提案する。
一般的な仮定の下では、分散臨界点における統合システムのグローバル量子フィッシャー情報と環境状態のスケーリング理論を確立する。
基礎となる臨界指数に支配される過渡的および長期的挙動を特徴とする普遍的スケーリング則を導出する。
重要なことに、そのようなスケーリング法則は標準量子極限を超え、原理的にはハイゼンベルク極限を飽和させることができる。
このような有利なスケーリングを活用するために,様々な量子光学装置において実験的に実現された発光量子の連続検出に基づく実用的なセンシング手法を提案する。
このようなスキームにおいて、単一の尋問は、知覚されるパラメータと連続測定のバックアクションに依存する非ユニタリダイナミクスの下で進化する開システムの(統計的)量子軌道に対応する。
さらに, 臨界定常状態の直接測定により, 関連する精度スケーリングがそれを大幅に上回っており, 散逸臨界時の放射量子の連続検出のメトロロジー値が確立されることを示した。
有限成分による散逸相転移の研究のためのパラダイムモデルであるオープンラビモデルにより放出される光子を数えることにより、我々のプロトコルを説明する。
我々のプロトコルは、連続的な読み出しを可能にする汎用量子光学オープンセンサーに適用でき、人間のマシンインタフェース、心臓疾患の磁気診断、ゼロフィールド核磁気共鳴などの量子センシングのフロンティアに応用できるかもしれない。
関連論文リスト
- Critical quantum metrology robust against dissipation and
non-adiabaticity [7.185507919945175]
量子相転移近傍の臨界系は、気象学的精度の向上に有用であると予測された。
本稿では,Jaynes-Cummingsモデルを用いて,臨界系の物理量に対する信号を符号化する方法を示す。
マイクロ波の振幅を推定するためのプローブとして,共振器と相互作用するXmon量子ビットを用いる超伝導回路において,そのようなメロジカルプロトコルを実証する。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-03-07T13:19:41Z) - All-Optical Nuclear Quantum Sensing using Nitrogen-Vacancy Centers in
Diamond [52.77024349608834]
マイクロ波または高周波駆動は、量子センサーの小型化、エネルギー効率、非侵襲性を著しく制限する。
我々は、コヒーレント量子センシングに対する純粋に光学的アプローチを示すことによって、この制限を克服する。
この結果から, 磁気学やジャイロスコープの応用において, 量子センサの小型化が期待できる。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-12-14T08:34:11Z) - Efficient Information Retrieval for Sensing via Continuous Measurement [1.6114012813668934]
駆動散逸型量子光学系の連続モニタリングは、量子力学の実装において重要な要素である。
本稿では,行列生成物の状態から得られた時間的準局所的な測定基盤を特徴とする新しい連続測定手法を提案する。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-09-19T06:04:12Z) - Demonstrating Quantum Microscopic Reversibility Using Coherent States of
Light [58.8645797643406]
本研究では, 量子系が熱浴と相互作用する際の可視性に関する量子一般化を実験的に提案する。
微視的可逆性の原理に対する量子修正が低温限界において重要であることを検証した。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-05-26T00:25:29Z) - Tunneling Gravimetry [58.80169804428422]
慣性センシングのための物質波Fabry-P'erot干渉計の実用化の可能性について検討する。
本研究では,2つの形状における加速度測定のためのトンネル型センサについて検討した。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-05-19T09:22:11Z) - Sequential measurements for quantum-enhanced magnetometry in spin chain
probes [0.0]
我々は、量子測定の性質を活用して、多体プローブにおける量子強調感度を得るための異なるアプローチを導入する。
本プロトコルは,多体プローブの進化過程において,再初期化を伴わない一連の局所測定から成り立っている。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-01-31T22:00:44Z) - Criticality-enhanced quantum sensor at finite temperature [44.23814225750129]
本研究では, 有限温度における熱力学的臨界量子センシングシナリオを提案する。
ディックモデルの熱力学的臨界度は, センシング精度を著しく向上させることができることが明らかとなった。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-10-15T02:39:31Z) - Understanding and Improving Critical Metrology. Quenching Superradiant
Light-Matter Systems Beyond the Critical Point [0.0]
改良された臨界量子メトロジープロトコルは、臨界点を超えて超ラジカル量子相転移を示す系を焼成することに依存する。
このアプローチは、時間内に量子フィッシャー情報を指数的に増加させる可能性があることを示す。
この場合、量子フィッシャー情報の指数関数的な拡張は、空洞内の原子数$N$で観測できる。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-10-08T11:52:44Z) - Enhanced nonlinear quantum metrology with weakly coupled solitons and
particle losses [58.720142291102135]
ハイゼンベルク(最大1/N)および超ハイゼンベルクスケーリングレベルにおける位相パラメータ推定のための干渉計測手法を提案する。
我々のセットアップの中心は、量子プローブを形成する新しいソリトンジョセフソン接合(SJJ)システムである。
このような状態は、適度な損失があっても最適な状態に近いことを示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-08-07T09:29:23Z) - Critical parametric quantum sensing [0.0]
駆動散逸遷移中のパラメトリックKerr共振器のメトロジカルパワーを評価する。
実験的な到達可能なパラメータでハイゼンベルク精度が達成可能であることを示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-07-09T15:44:26Z) - Experimental Adiabatic Quantum Metrology with the Heisenberg scaling [21.42706958416718]
本稿では,第1次量子位相遷移を伴う摂動イジングスピンモデルに基づく断熱スキームを提案する。
核磁気共鳴に関する断熱的スキームを実験的に実装し、達成された精度がハイゼンベルクスケーリングを達成することを示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-02-14T03:08:54Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト(すべての情報・翻訳含む)の品質を保証せず、本サイト(すべての情報・翻訳含む)を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。