論文の概要: Energy measurements remain thermometrically optimal beyond weak coupling
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.03061v4
- Date: Fri, 24 Nov 2023 13:52:56 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-28 04:42:41.569611
- Title: Energy measurements remain thermometrically optimal beyond weak coupling
- Title（参考訳）: エネルギー測定は弱いカップリングを超えて熱的に最適である
- Authors: Jonas Glatthard, Karen V. Hovhannisyan, Mart\'i Perarnau-Llobet, Luis
A. Correa, Harry J. D. Miller
- Abstract要約: 我々は、プローブとサンプルの相互作用において、有限カップリング量子温度測定の一般的な摂動理論を開発する。
仮定すると、プローブとサンプルは熱平衡にあるので、プローブは平均力ギブス状態によって記述される。
我々は、結合において、究極の温度測定精度が2次まで達成可能であることを証明した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We develop a general perturbative theory of finite-coupling quantum
thermometry up to second order in probe-sample interaction. By assumption, the
probe and sample are in thermal equilibrium, so the probe is described by the
mean-force Gibbs state. We prove that the ultimate thermometric precision can
be achieved - to second order in the coupling - solely by means of local energy
measurements on the probe. Hence, seeking to extract temperature information
from coherences or devising adaptive schemes confers no practical advantage in
this regime. Additionally, we provide a closed-form expression for the quantum
Fisher information, which captures the probe's sensitivity to temperature
variations. Finally, we benchmark and illustrate the ease of use of our
formulas with two simple examples. Our formalism makes no assumptions about
separation of dynamical timescales or the nature of either the probe or the
sample. Therefore, by providing analytical insight into both the thermal
sensitivity and the optimal measurement for achieving it, our results pave the
way for quantum thermometry in setups where finite-coupling effects cannot be
ignored.
- Abstract（参考訳）: プローブ-サンプル相互作用において、有限結合量子温度測定の一般摂動理論を2階まで発展させる。
仮定により、プローブとサンプルは熱平衡状態にあるので、プローブは平均力ギブス状態によって記述される。
極端熱測定精度は、プローブ上の局所的なエネルギー測定によってのみ、カップリングにおける第2次から第2次まで達成できることを示す。
したがって、コヒーレンスから温度情報を抽出したり、適応スキームを考案しようとすると、この制度の実際的な利点を損なうことはない。
さらに、温度変化に対するプローブの感度を捉える量子フィッシャー情報に対して、クローズドフォーム表現を提供する。
最後に,2つの簡単な例を使って,式の使用の容易さをベンチマークし,説明します。
我々の形式主義は、動的時間スケールの分離やプローブまたはサンプルの性質について仮定しない。
したがって、熱感度と最適測定の両方について分析的洞察を提供することで、有限結合効果を無視できない系における量子温度測定への道を開くことができる。
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