論文の概要: Low-temperature quantum thermometry boosted by coherence generation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.05461v1
- Date: Thu, 10 Nov 2022 10:12:58 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-19 19:44:12.284707
- Title: Low-temperature quantum thermometry boosted by coherence generation
- Title（参考訳）: コヒーレンス生成による低温量子温度測定
- Authors: Asghar Ullah, M. Tahir Naseem, and \"Ozg\"ur E.
M\"ustecapl{\i}o\u{g}lu
- Abstract要約: 温度計プローブにおける量子コヒーレンス生成による温度感度を向上した低温測定方式を提案する。
提案手法では,2レベル量子システム(量子ビット)をプローブとし,アシラ量子ビットの集合をインタフェースとして使用することにより試料への直接プローブアクセスを禁止している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Precise estimation of low temperature is a question of both fundamental and
technological significance. We address this question by presenting a
low-temperature measurement scheme with enhanced thermal sensitivity due to
quantum coherence generation in a thermometer probe. Probes are expected to
thermalize with the sample to be measured in typical temperature measurements.
In our scheme, we consider a two-level quantum system (qubit) as our probe and
forbid direct probe access to the sample by using a set of ancilla qubits as an
interface. By deriving a global master equation to describe the open system
dynamics of the probe, we show that while the whole ancilla-probe system
thermalizes with the sample, the probe per se evolves under nonlocal
dissipation channels into a non-thermal steady state whose populations and
coherences depend on the sample temperature. We characterize the thermometric
performance of the low-temperature measurement using quantum Fisher information
and we find that multiple and higher peaks at different low temperatures can
emerge in the quantum Fisher information with increasing quantum coherence and
number of ancilla qubits. Our analysis reveals that using non-thermal quantum
probes, specifically quantum coherence generation in a qubit thermometer by a
multiple qubit interface between a thermal sample and the probe qubit, can
enhance the sensitivity of temperature estimation and broaden the measurable
low temperatures range.
- Abstract（参考訳）: 低温の正確な推定は、基礎的および技術的に重要な問題である。
本研究では,温度計プローブにおける量子コヒーレンス発生による熱感度の高めによる低温計測手法を提案する。
プローブは試料と熱分解し、典型的な温度測定で測定される。
提案手法では,2レベル量子システム(qubit)をプローブとして検討し,ancilla qubitsの組をインタフェースとして試料への直接プローブアクセスを禁じた。
大域的なマスター方程式を導出して、プローブの開システムダイナミクスを記述することにより、アンシラ-プロベ系全体が試料とともに熱化するが、そのプローブは非局所散逸チャネル下において、個体数とコヒーレンスがサンプル温度に依存する非熱定常状態へと進化することを示す。
我々は, 量子フィッシャー情報を用いた低温測定の温度測定性能を特徴付け, 量子コヒーレンスとアンシラ量子ビット数の増加により, 異なる低温での複数のピークや高いピークが量子フィッシャー情報に出現することを発見した。
本研究では,非熱量子プローブ,特に量子コヒーレンス発生を,熱試料とプローブ量子ビットの多重量子ビット界面を用いて行うことで,温度推定の感度を高め,測定可能な低温範囲を広げることができることを明らかにした。
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