論文の概要: Quantum metrology enhanced by an XY model in cavity-QED

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.16166v1
• Date: Sun, 30 Jul 2023 08:20:26 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-08-01 17:28:59.325460
• Title: Quantum metrology enhanced by an XY model in cavity-QED
• Title（参考訳）: キャビティqedにおけるxyモデルによる量子計測
• Authors: Yuguo Su, Wangjun Lu, and Hai-Long Shi
• Abstract要約: 本稿では空洞量子力学系に基づく有望なプロトコルを提案する。 スピン間のXY相互作用はハイゼンベルク限界まで測定精度を高めるのに不可欠であることを示す。 超伝導回路と強結合光空洞系は,我々のプロトコルを実装する上で理想的なプラットフォームである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum metrology employs given quantum resources to provide a route to overcome practical limits of measurements, which inevitably distort the information. Here we propose a promising protocol based on a cavity quantum electrodynamics system where the trapped spins are responsible for sensing a weak field meanwhile the cavity field allows us to perform high-precision measurements. By calculating the quantum Fisher information, we show that the XY interaction among spins is indispensable for enhancing the measurement precision to the Heisenberg limit. We discuss the effect of the anisotropy parameter $\gamma$ and show that Heisenberg limit sensitivity could be approached for a weak magnetic field in the ordered phase region. The metrological gain provided by our protocol could be enhanced beyond the standard quantum limit by 10-20 dB when using 100 photons as a resource. Superconducting circuit and strong coupling optical cavity systems are ideal platforms to implement our protocol.
• Abstract（参考訳）: 量子メトロロジーは与えられた量子資源を用いて、測定の実用的限界を克服する経路を提供し、必然的に情報を歪ませる。 そこで本稿では,キャビティ量子電磁力学に基づく有望なプロトコルを提案する。このプロトコルでは,閉じ込められたスピンが弱い磁場を感知する一方,キャビティ磁場は高精度な測定を行うことができる。 量子フィッシャー情報を計算することにより、スピン間のXY相互作用がハイゼンベルク限界まで測定精度を高めるには不可欠であることを示す。 異方性パラメータ $\gamma$ の効果を考察し、秩序相領域の弱磁場に対してハイゼンベルク限界感度が接近可能であることを示した。 提案プロトコルにより得られたメロジカルゲインは,100光子を資源として使用する場合,標準量子限界を超えて10～20dBまで拡張することができる。 超伝導回路と強結合光キャビティシステムは,本プロトコルを実装するための理想的なプラットフォームである。

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