論文の概要: Quantum Simulation of Bound-State-Enhanced Quantum Metrology

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.14020v2
• Date: Fri, 3 May 2024 03:20:11 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-06 17:47:17.270862
• Title: Quantum Simulation of Bound-State-Enhanced Quantum Metrology
• Title（参考訳）: 境界状態強化量子メトロロジーの量子シミュレーション
• Authors: Cheng-Ge Liu, Cong-Wei Lu, Na-Na Zhang, Qing Ai,
• Abstract要約: その結果, 境界状態の存在により測定誤差が消えることが判明した。 解析的および数値シミュレーションにより,ハイブリッドシステムに有界状態が存在する場合に,測定誤差の$t-1$スケーリングを復元できることを証明した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.083709868255469
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum metrology explores quantum effects to improve the measurement accuracy of some physical quantities beyond the classical limit. However, due to the interaction between the system and the environment, the decoherence can significantly reduce the accuracy of the measurement. Many methods have been proposed to restore the accuracy of the measurement in the long-time limit. Recently, it has been found that the bound state can assist the error-free measurement and recover the $t^{-1}$ scaling [K. Bai, Z. Peng, H. G. Luo, and J. H. An, Phys. Rev. Lett. 123, 040402 (2019)]. Here, by using $N$-qubits, we propose a method to simulate the open quantum dynamics of the hybrid system including one atom and coupled resonators. We find that the error of the measurement can vanish as the time increases due to the existence of the bound state. By both analytical and numerical simulations, we prove the $t^{-1}$ scaling of the measurement error can be recovered when there is a bound state in the hybrid system. Interestingly, we observe that there are perfect oscillations which can be used for the evaluation of the atomic transition frequency. For a finite-$N$, the duration of the perfect oscillations doubles as one more qubit is involved.
• Abstract（参考訳）: 量子気象学は量子効果を探求し、古典的な限界を超える物理量の測定精度を向上させる。 しかし,システムと環境の相互作用により,デコヒーレンスにより測定精度が著しく低下する。 長期限界における測定精度を回復するための多くの手法が提案されている。 最近、境界状態は誤差のない測定を補助し、$t^{-1}$スケーリング(K. Bai, Z. Peng, H. G. Luo, J. H. An, Phys. Rev. Lett. 123, 040402 (2019))]を回復できることがわかった。 ここでは、$N$-qubitsを用いて、1つの原子と結合共振器を含むハイブリッドシステムのオープン量子力学をシミュレートする手法を提案する。 境界状態の存在により時間が増えるにつれて測定誤差が消えることが分かる。 解析シミュレーションと数値シミュレーションの両方により、ハイブリッドシステムに有界状態が存在する場合に測定誤差の$t^{-1}$スケールを復元できることを証明した。 興味深いことに、原子遷移周波数の評価に使用できる完璧な振動が存在することが観察される。 有限$N$の場合、完全振動の持続時間は、もう1つのキュービットが関与するにつれて2倍になる。

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