論文の概要: Bypassing thermalization timescales in temperature estimation using prethermal probes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.05496v1
• Date: Thu, 9 Nov 2023 16:34:17 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-10 14:42:11.309704
• Title: Bypassing thermalization timescales in temperature estimation using prethermal probes
• Title（参考訳）: 予熱プローブを用いた温度推定における熱化時間スケールのバイパス
• Authors: Nicholas Anto-Sztrikacs, Harry J. D. Miller, Ahsan Nazir, Dvira Segal
• Abstract要約: 感度・高速・ロバストな温度推定のための予熱プローブを導入する。 有効熱感度の観点からは, 予熱プローブが対応する平衡プローブを超えることが判明した。
• 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: We introduce prethermal temperature probes for sensitive, fast and robust temperature estimation. While equilibrium thermal probes with a manifold of quasidegenerate excited states have been previously recognized for their maximal sensitivity, they suffer from long thermalization timescales. When considering time as a critical resource in thermometry, it becomes evident that these equilibrium probes fall short of ideal performance. Here, we propose a different paradigm for thermometry, where setups originally suggested for optimal equilibrium thermometry should instead be employed as prethermal probes, by making use of their long-lived quasiequilibrium state. This transient state emerges from the buildup of quantum coherences among quasidegenerate levels. For a class of physically-motivated initial conditions, we find that energy measurements of the prethermal state exhibit a similar sensitivity as the equilibrium state. However, they offer the distinct benefit of orders of magnitude reduction in the time required for the estimation protocol. Upon introducing a figure-of-merit that accounts for the estimation protocol time, prethermal probes surpass the corresponding equilibrium probes in terms of effective thermal sensitivity, opening avenues for rapid thermometry by harnessing the long-lived prethermal states.
• Abstract（参考訳）: 感度・高速・ロバストな温度推定のための予熱プローブを導入する。 準退化励起状態の多様体を持つ平衡熱プローブは、これまでその最大感度で認識されてきたが、長い熱化時間スケールに悩まされている。 温度測定における重要な資源として時間を考えると、これらの平衡プローブが理想的な性能に欠けていることが明らかになる。 そこで本研究では, もともと最適平衡温度測定のための設定を, 長寿命準平衡状態を用いて, 先熱プローブとして用いることを提案している。 この過渡状態は、準世代間における量子コヒーレンスの構築から生じる。 物理的に動機づけられた初期条件のクラスでは、予熱状態のエネルギー測定は平衡状態と同様の感度を示す。 しかし、これらは推定プロトコルに必要な時間において、大きな削減の順序の明確な利点を提供する。 推定プロトコル時間を考慮に入れた数値を導入すると、予熱プローブは、有効熱感度の観点から対応する平衡プローブを上回り、長寿命の予熱状態を利用して高速熱測定の道を開く。

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