論文の概要: Criticality-Based Quantum Metrology in the Presence of Decoherence
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.10731v1
- Date: Thu, 22 Sep 2022 01:59:54 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-25 18:15:39.535440
- Title: Criticality-Based Quantum Metrology in the Presence of Decoherence
- Title（参考訳）: 臨界に基づく量子メトロロジーとデコヒーレンス
- Authors: Wan-Ting He, Cong-Wei Lu, Yi-Xuan Yao, Hai-Yuan Zhu, Qing Ai
- Abstract要約: 逆分散はノイズにより時間内に収束する可能性があることを示す。
また, 緩和速度と温度に対する最大逆変分率のゆらぎ依存性も観察した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum metrology aims to use quantum resources to improve the precision of
measurement. Quantum criticality has been presented as a novel and efficient
resource. Generally, protocols of criticality-based quantum metrology often
work without decoherence. In this paper, we address the issue whether the
divergent feature of the inverted variance is indeed realizable in the presence
of noise when approaching the QPT. Taking the quantum Rabi model (QRM) as an
example, we obtain the analytical result for the inverted variance. We show
that the inverted variance may be convergent in time due to the noise. When
approaching the critical point, the maximum inverted variance demonstrates a
power-law increase with the exponent -1.2, of which the absolute value is
smaller than that for the noise-free case, i.e., 2. We also observe a power-law
dependence of the maximum inverted variance on the relaxation rate and the
temperature. Since the precision of the metrology is very sensitive to the
noise, as a remedy, we propose performing the squeezing operation on the
initial state to improve the precision under decoherence. In addition, we also
investigate the criticality-based metrology under the influence of the
two-photon relaxation. Contrary to the single-photon relaxation, the quantum
dynamics of the inverted variance shows a completely-different behavior. It
does not oscillate with the same frequency with respect to the re-scaled time
for different dimensionless coupling strengths. Strikingly, although the
maximum inverted variance still manifests a power-law dependence on the energy
gap, the exponent is positive and depends on the dimensionless coupling
strength. This observation implies that the criticality may not enhance but
weaken the precision in the presence of two-photon relaxation. It can be well
described by the non-linearity introduced by the two-photon relaxation.
- Abstract（参考訳）: 量子気象学は、測定精度を向上させるために量子資源を使用することを目的としている。
量子臨界は新規で効率的な資源として提示されている。
一般に、臨界に基づく量子距離論のプロトコルはデコヒーレンスなしで機能する。
本稿では,QPTに近づくときの雑音の存在下で,逆分散の発散特性が実際に実現可能であるか,という課題に対処する。
量子ラビモデル(qrm)を例として,逆分散の解析結果を得る。
逆分散はノイズにより時間内に収束する可能性があることを示す。
臨界点に近づくと、最大反転分散は指数値-1.2で、絶対値がノイズフリーの場合、すなわち2.1の値よりも小さいことを示します。
また,緩和速度と温度に対する最大逆変分率のゆらぎ依存性も観察した。
メロジの精度はノイズに非常に敏感であるため,初期状態でのスクイーズ操作を行い,デコヒーレンス下での精度を向上させることを提案する。
さらに, 2光子緩和の影響を受け, 臨界に基づくメロロジーについても検討した。
単光子緩和とは対照的に、反転分散の量子力学は完全に異なる挙動を示す。
異なる非次元結合強度に対する再スケール時間に関して、同じ周波数で振動することはない。
驚くべきことに、最大逆分散は依然としてエネルギーギャップに対するパワーロー依存を示すが、指数は正であり、無次元結合強度に依存する。
この観察は、臨界度が2光子緩和の存在下での精度を弱める可能性を示唆している。
2光子緩和によって導入された非線形性によってよく説明できる。
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