論文の概要: Bending the rules of low-temperature thermometry with periodic driving

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.02436v3
• Date: Thu, 28 Apr 2022 16:28:17 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2023-02-23 03:39:22.793963
• Title: Bending the rules of low-temperature thermometry with periodic driving
• Title（参考訳）: 周期駆動による低温温度測定のルールの曲げ
• Authors: Jonas Glatthard, Luis A. Correa
• Abstract要約: ほぼ共鳴駆動は、幅広い温度で熱感度を制御できる電力法則を変化させることを示す。 周期駆動は, ナノケルビン以下の温度推定において, 数桁の感度向上を可能にすることを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: There exist severe limitations on the accuracy of low-temperature thermometry, which poses a major challenge for future quantum-technological applications. Low-temperature sensitivity might be manipulated by tailoring the interactions between probe and sample. Unfortunately, the tunability of these interactions is usually very restricted. Here, we focus on a more practical solution to boost thermometric precision -- driving the probe. Specifically, we solve for the limit cycle of a periodically modulated linear probe in an equilibrium sample. We treat the probe-sample interactions \textit{exactly} and hence, our results are valid for arbitrarily low temperatures $ T $ and any spectral density. We find that weak near-resonant modulation strongly enhances the signal-to-noise ratio of low-temperature measurements, while causing minimal back action on the sample. Furthermore, we show that near-resonant driving changes the power law that governs thermal sensitivity over a broad range of temperatures, thus `bending' the fundamental precision limits and enabling more sensitive low-temperature thermometry. We then focus on a concrete example -- impurity thermometry in an atomic condensate. We demonstrate that periodic driving allows for a sensitivity improvement of several orders of magnitude in sub-nanokelvin temperature estimates drawn from the density profile of the impurity atoms. We thus provide a feasible upgrade that can be easily integrated into low-$T$ thermometry experiments.
• Abstract（参考訳）: 低温温度測定の精度には厳しい制限があり、将来の量子技術応用にとって大きな課題となっている。 低温感度はプローブとサンプルの相互作用を調整することで操作できる。 残念ながら、これらの相互作用のチューニング性は通常非常に制限されている。 ここでは、温度測定精度を高めるためのより実用的なソリューションにフォーカスします。 具体的には、平衡試料中の周期的に変調された線形プローブの極限サイクルを解く。 プローブとサンプルの相互作用は、textit{exactly} であり、その結果は任意に低温で$ t $ とスペクトル密度で有効である。 弱近共振変調は低温測定の信号-雑音比を強く向上させるが、試料のバックアクションは最小限である。 さらに, 近共振駆動は, 熱感度を広範囲の温度で支配する電力則を変化させることにより, 基本精度限界を「保留」し, より感度の高い低温温度測定を可能にすることを示した。 次に、原子凝縮物中の不純物温度測定の具体例に焦点を当てる。 不純物原子の密度分布から引き出された準ナノケルビン温度推定において,周期駆動により数桁の感度向上が可能であることを示す。 したがって、低-$t$の温度測定実験に容易に統合できる、実現可能なアップグレードを提供する。

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