論文の概要: Thermometry by correlated dephasing of impurities in a 1D Fermi gas

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.10132v4
• Date: Mon, 12 Feb 2024 16:35:21 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-02-14 00:30:57.834545
• Title: Thermometry by correlated dephasing of impurities in a 1D Fermi gas
• Title（参考訳）: 1次元フェルミガス中の不純物の相関除去による温度測定
• Authors: Sindre Brattegard and Mark T. Mitchison
• Abstract要約: 一般的なフェルミ気体に埋め込まれた2つの静的不純物量子ビットの純粋退化ダイナミクスについて検討する。 その結果, 不純物はRuderman-Kittel-Kasuya-Yosida型との相互作用によって相関することがわかった。 これらの相関関係は、2量子温度計の感度を2つの独立した不純物の感度以上に高め、気象学的優位性を与えることができる。
• 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 theoretically investigate the pure dephasing dynamics of two static impurity qubits embedded within a common environment of ultracold fermionic atoms, which are confined to one spatial dimension. Our goal is to understand how bath-mediated interactions between impurities affect their performance as nonequilibrium quantum thermometers. By solving the dynamics exactly using a functional determinant approach, we show that the impurities become correlated via retarded interactions of the Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida type. Moreover, we demonstrate that these correlations can provide a metrological advantage, enhancing the sensitivity of the two-qubit thermometer beyond that of two independent impurities. This enhancement is most prominent in the limit of low temperature and weak collisional coupling between the impurities and the gas. We show that this precision advantage can be exploited using standard Ramsey interferometry, with no need to prepare correlated initial states nor to individually manipulate or measure the impurities. We also quantitatively assess the impact of ignoring these correlations when constructing a temperature estimate, finding that acceptable precision can still be achieved from a simplified model of independent impurities. Our results demonstrate the rich nonequilibrium physics of impurities dephasing in a common Fermi gas, and may help to provide better temperature estimates at ultralow temperatures.
• Abstract（参考訳）: 我々は,超低温フェルミオン原子の共有環境に埋め込まれた2つの静的不純物量子ビットの純粋退化ダイナミクスを理論的に検討する。 我々の目標は、不純物間の浴媒介相互作用が非平衡量子温度計としての性能にどのように影響するかを理解することである。 関数決定式を用いて動的に解くことにより,ruderman-kittel-kasuya-yosida型の遅延相互作用により不純物が相関することを示した。 さらに, これらの相関関係は, 2量子ビット温度計の感度を2つの独立した不純物よりも高め, メトロロジー的な利点をもたらすことを実証する。 この増強は、低温と不純物と気体の間の弱い衝突結合の限界において最も顕著である。 この精度の利点は標準ラムゼイ干渉計を用いて利用でき、相関した初期状態を作成したり、不純物を個別に操作したり測定したりする必要もない。 また, 温度推定を行う際の相関を無視する影響を定量的に評価し, 不純物の簡易モデルから許容可能な精度を得ることができた。 以上の結果から, フェルミガス中の不純物の高次非平衡物理が示され, 超低温での温度推定の精度向上に寄与する可能性が示唆された。

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