論文の概要: Long-range interacting Stark many-body probes with Super-Heisenberg precision

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.03904v2
• Date: Fri, 3 Nov 2023 01:45:12 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-06 17:27:14.876289
• Title: Long-range interacting Stark many-body probes with Super-Heisenberg precision
• Title（参考訳）: 超ハイゼンベルク精密な長距離相互作用スターク多体プローブ
• Authors: Rozhin Yousefjani, Xingjian He, and Abolfazl Bayat
• Abstract要約: 種々の充填因子における長距離相互作用が、小さな勾配場を測定するためのスターク量子プローブの性能に及ぼす影響について検討する。 我々の結果は、超ハイゼンベルク精度は常にあらゆる相互作用範囲において達成可能である一方で、長距離相互作用するスタークプローブは2つの異なる挙動を示すことを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.8402080392117757
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In contrast to interferometry-based quantum sensing, where interparticle interaction is detrimental, quantum many-body probes exploit such interactions to achieve quantum-enhanced sensitivity. In most of the studied quantum many-body probes, the interaction is considered to be short-ranged. Here, we investigate the impact of long-range interaction at various filling factors on the performance of Stark quantum probes for measuring a small gradient field. These probes harness the ground state Stark localization phase transition which happens at an infinitesimal gradient field as the system size increases. Our results show that while super-Heisenberg precision is always achievable in all ranges of interaction, the long-range interacting Stark probe reveals two distinct behaviors. First, by algebraically increasing the range of interaction, the localization power enhances and thus the sensitivity of the probe decreases. Second, as the interaction range becomes close to a fully connected graph its effective localization power disappears and thus the sensitivity of the probe starts to enhance again. The super-Heisenberg precision is achievable throughout the extended phase until the transition point and remains valid even when the state preparation time is incorporated in the resource analysis. As the probe enters the localized phase, the sensitivity decreases and its performance becomes size-independent, following a universal behavior. In addition, our analysis shows that lower filling factors lead to better precision for measuring weak gradient fields.
• Abstract（参考訳）: 粒子間相互作用が有害であるインターフェロメトリベースの量子センシングとは対照的に、量子多体プローブはそのような相互作用を利用して量子増強感度を達成する。 研究された多くの量子多体プローブでは、相互作用は短距離であると考えられている。 本稿では,様々な充填因子における長距離相互作用がStark量子プローブの性能に及ぼす影響について検討する。 これらのプローブは、システムサイズが増加するにつれて無限小勾配場で起こる基底状態スターク局在化相転移を利用する。 その結果、超ハイゼンベルク精度は常に全ての相互作用範囲において達成可能であるが、長距離相互作用スタークプローブは2つの異なる挙動を明らかにした。 第一に、相互作用の範囲を代数的に増加させることで、局所化のパワーは増大し、プローブの感度は低下する。 第2に、相互作用範囲が完全連結グラフに近づくと、効果的な局在化力が消失し、プローブの感度が再び向上し始める。 超ハイゼンベルク精度は、遷移点まで延長段階を通して達成可能であり、資源分析に状態準備時間が組み込まれても有効である。 プローブが局在した位相に入ると感度が低下し、その性能は普遍的な振る舞いに従ってサイズ非依存になる。 さらに, 解析の結果, 充填率の低下が弱勾配場の測定精度の向上につながることが示された。

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