論文の概要: Stark localization as a resource for weak-field sensing with super-Heisenberg precision

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.10512v1
• Date: Wed, 25 Jan 2023 10:41:53 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-26 15:29:45.511195
• Title: Stark localization as a resource for weak-field sensing with super-Heisenberg precision
• Title（参考訳）: 超ハイゼンベルク精度による弱場センシングの資源としてのスターク局在化
• Authors: Xingjian He, Rozhin Yousefjani, and Abolfazl Bayat
• Abstract要約: 拡張相において、単一粒子のスタークプローブは弱場センシングに対する量子増強感度を達成する。 この精度は既知の量子センシングのスキームのほとんどを除いてよく知られており、単純な位置測定によって達成できる。 また、スタークプローブの温度とシステムサイズに関して、熱平衡における普遍的な挙動を明らかにした。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5484595752241124
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Gradient fields can effectively suppress particle tunneling in a lattice and localize the wave function of a single particle at all energy scales, a phenomenon known as Stark localization. The energy-dependent Stark localization transition point, i.e. mobility edge, tends to a transition at infinitesimal fields as the system size increases, closely resembling the Anderson localization without disorder. Here, we show that in the extended phase, the single-particle Stark probe not only achieves quantum-enhanced sensitivity for weak-field sensing but also allows for strong super-Heisenberg scaling across its entire spectrum. This precision is well-beyond most of the known quantum sensing schemes and can be achieved by a simple position measurement. Moreover, through extensive finite-size scaling analysis, we have identified several critical exponents of the Stark localization transition and established their relationship. Interestingly, at finite temperatures, the achievable precision reduces to Heisenberg scaling, which is still well beyond the capability of classical sensors. We have also identified a universal behavior for Stark probes at thermal equilibrium with respect to their temperature and system size.
• Abstract（参考訳）: 勾配場は格子内の粒子トンネルを効果的に抑制し、全てのエネルギースケールで単一粒子の波動関数を局在化することができる。 エネルギー依存のスターク局在化遷移点、すなわちモビリティエッジは、システムのサイズが大きくなるにつれて無限小の場への遷移が起こる傾向にある。 ここでは,単一粒子のスタークプローブが弱磁場検出のための量子エンハンシング感度を実現するだけでなく,スペクトル全体にわたって強力な超ハイゼンベルクスケールを実現することを示す。 この精度は既知の量子センシングスキームの多くよりも優れており、単純な位置測定によって達成することができる。 さらに,有限スケール解析により,スターク局在遷移の臨界指数を同定し,それらの関係性を確立した。 興味深いことに、有限温度では達成可能な精度はハイゼンベルクのスケーリングに還元される。 また,スタークプローブの温度と系の大きさに関して,熱平衡における普遍的な挙動を明らかにした。

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