論文の概要: Stark localization as a resource for weak-field sensing with
super-Heisenberg precision
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.10512v3
- Date: Mon, 10 Jul 2023 07:11:11 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-11 22:27:40.451551
- 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: スターク系は勾配場を正確に測定するためのプローブとして用いられる。
拡張フェーズでは、スタークプローブは超ハイゼンベルク精度を達成する。
状態準備時間を含む場合でも、量子増強感度が達成可能である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5484595752241124
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Gradient fields can effectively suppress particle tunneling in a lattice and
localize the wave function at all energy scales, a phenomenon known as Stark
localization. Here, we show that Stark systems can be used as a probe for the
precise measurement of gradient fields, particularly in the weak-field regime
where most sensors do not operate optimally. In the extended phase, Stark
probes achieve super-Heisenberg precision, which is well beyond most of the
known quantum sensing schemes. In the localized phase, the precision drops in a
universal way showing fast convergence to the thermodynamic limit. For
single-particle probes, we show that quantum-enhanced sensitivity, with
super-Heisenberg precision, can be achieved through a simple position
measurement for all the eigenstates across the entire spectrum. For such
probes, we have identified several critical exponents of the Stark localization
transition and established their relationship. Thermal fluctuations, whose
universal behavior is identified, reduce the precision from super-Heisenberg to
Heisenberg, still outperforming classical sensors. Multiparticle interacting
probes also achieve super-Heisenberg scaling in their extended phase, which
shows even further enhancement near the transition point. Quantum-enhanced
sensitivity is still achievable even when state preparation time is included in
resource analysis.
- 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波動関数を局在化することができる。
本稿では,多くのセンサが最適に動作しない弱磁場領域において,勾配場を正確に測定するためのプローブとしてスターク系が使用できることを示す。
拡張段階では、スタークプローブは既知の量子センシングスキームのほとんどをはるかに超える超ハイゼンベルク精度を達成する。
局所的な位相では、精度は熱力学限界への高速収束を示す普遍的な方法で低下する。
単一粒子プローブの場合、超ハイゼンベルク精度の量子増強感度は、スペクトル全体にわたるすべての固有状態の単純な位置測定によって達成できることを示す。
このようなプローブについて,我々はスターク局在遷移の臨界指数を同定し,それらの関係を確立した。
普遍的な振る舞いが特定される熱揺らぎは、スーパーハイゼンベルクからハイゼンベルクまでの精度を減少させ、古典的センサーよりも優れています。
多粒子相互作用プローブは、拡張相において超ハイゼンベルクスケーリングも達成し、遷移点付近のさらなる拡張を示す。
資源分析に状態準備時間を含む場合でも、量子増強感度が達成可能である。
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