論文の概要: Thermometry of Quantum Environments with Impurity Probes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.09618v1
• Date: Mon, 19 Dec 2022 16:57:28 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-09 13:37:10.408446
• Title: Thermometry of Quantum Environments with Impurity Probes
• Title（参考訳）: 不純物プローブを用いた量子環境の熱測定
• Authors: George Mihailescu, Steve Campbell, Andrew K. Mitchell
• Abstract要約: 量子温度測定のプラットフォームとしての量子不純物モデルについて検討する。 単一の量子スピン-1/2不純物は、明示的で構造化されたフェルミオン熱環境に結合する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We study quantum impurity models as a platform for quantum thermometry. A single quantum spin-1/2 impurity is coupled to an explicit, structured, fermionic thermal environment. We critically assess the thermometric capabilities of the impurity as a probe, when its coupling to the environment is of Ising or Kondo exchange type. In the Ising case, we find sensitivity equivalent to that of an idealized two-level system, with peak thermometric performance obtained at a temperature that scales linearly in the applied control field, independent of the coupling strength and environment spectral features. By contrast, a richer thermometric response can be realized for Kondo impurities, since strong probe-environment entanglement can then develop. At low temperatures, we uncover a regime with a universal thermometric response that is independent of microscopic details, controlled only by the low-energy spectral features of the environment. The many-body entanglement that develops in this regime means that low-temperature thermometry with a weakly applied control field is inherently less sensitive, while optimal sensitivity is recovered by suppressing the entanglement with stronger fields.
• Abstract（参考訳）: 我々は量子温度測定のプラットフォームとして量子不純物モデルを研究する。 単一の量子スピン-1/2不純物は、明示的に構造化されたフェルミオン熱環境に結合される。 環境への結合がイジング型や近藤交換型である場合, プローブとしての不純物の温度測定能力を評価する。 イジングの場合、結合強度や環境スペクトルの特徴とは無関係に、適用された制御フィールドで線形にスケールする温度でピーク熱測定性能が得られる理想化された2レベルシステムと同等の感度が得られる。 対照的に、強いプローブ環境の絡み合いが発達するため、コンドの不純物に対してよりリッチな熱測定応答が実現できる。 低温では、微視的詳細とは独立に、環境の低エネルギースペクトル特性のみによって制御される普遍的な熱測定応答を持つレジームを明らかにする。 この状態で発達する多体絡み合いは、弱磁場の低温温度測定が本質的には感度が低く、強い磁場の絡み合いを抑制して最適感度を回復することを意味する。

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