論文の概要: Quantum sensing of temperature close to absolute zero in a Bose-Einstein condensate

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.08237v1
• Date: Fri, 16 Dec 2022 02:10:20 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-09 07:25:02.267682
• Title: Quantum sensing of temperature close to absolute zero in a Bose-Einstein condensate
• Title（参考訳）: ボース・アインシュタイン凝縮体における絶対零点に近い温度の量子センシング
• Authors: Ji-Bing Yuan, Bo Zhang, Ya-Ju Song, Shi-Qing Tang, Xin-Wen Wang, and Le-Man Kuang
• Abstract要約: 準1次元ボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)における絶対零点に近い温度の量子センシングに関する理論的スキームを提案する。 本手法では, 単一原子不純物量子ビットを温度センサとして用いる。 温度センサの感度は、プローブキュービットの量子コヒーレンスを測定することによって量子クレーマー-ラオ境界を飽和させることができることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.272873540329058
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We propose a theoretical scheme for quantum sensing of temperature close to absolute zero in a quasi-one-dimensional Bose-Einstein condensate (BEC). In our scheme, a single-atom impurity qubit is used as a temper-ature sensor. We investigate the sensitivity of the single-atom sensor in estimating the temperature of the BEC. We demonstrate that the sensitivity of the temperature sensor can saturate the quantum Cramer-Rao bound by means of measuring quantum coherence of the probe qubit. We study the temperature sensing performance by the use of quantum signal-to-noise ratio (QSNR). It is indicated that there is an optimal encoding time that the QSNR can reach its maximum in the full-temperature regime. In particular, we find that the QSNR reaches a finite upper bound in the weak coupling regime even when the temperature is close to absolute zero, which implies that the sensing-error-divergence problem is avoided in our scheme. Our work opens a way for quantum sensing of temperature close to absolute zero in the BEC.
• Abstract（参考訳）: 準1次元ボース=アインシュタイン凝縮体(BEC)における絶対零に近い温度の量子センシングに関する理論的スキームを提案する。 本方式では,単原子不純物量子ビットをテンパアチュールセンサとして用いる。 BECの温度を推定する際の単一原子センサーの感度について検討した。 温度センサの感度は、プローブキュービットの量子コヒーレンスを測定することによって量子クレーマー-ラオ境界を飽和させることができることを示す。 量子信号対雑音比(QSNR)を用いた温度センサの性能について検討した。 QSNRが全温度で最大値に達するのに最適な符号化時間があることが示されている。 特に、QSNRは、温度が絶対零度に近い場合であっても、弱いカップリング状態の有限上限に達することが分かり、このスキームでは、検知誤差偏差問題は回避される。 我々の研究は、BECの絶対零度に近い温度の量子センシングの方法を開く。

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