論文の概要: Criticality-Enhanced Precision in Phase Thermometry

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.14578v2
• Date: Fri, 1 Dec 2023 20:56:15 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-05 21:14:31.873971
• Title: Criticality-Enhanced Precision in Phase Thermometry
• Title（参考訳）: 位相温度測定における臨界強調精度
• Authors: Mei Yu, H. Chau Nguyen, Stefan Nimmrichter
• Abstract要約: 本研究では, 有限次元のイジングスピン格子の非侵襲的量子温度測定を, 格子に結合したスピンプローブの非マルコフ的退化ダイナミクスの測定に基づいて検討した。 我々は、量子フィッシャー情報の観点から、達成可能な精度の強い批判的向上を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.508246364123997
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Temperature estimation of interacting quantum many-body systems is both a challenging task and topic of interest in quantum metrology, given that critical behavior at phase transitions can boost the metrological sensitivity. Here we study non-invasive quantum thermometry of a finite, two-dimensional Ising spin lattice based on measuring the non-Markovian dephasing dynamics of a spin probe coupled to the lattice. We demonstrate a strong critical enhancement of the achievable precision in terms of the quantum Fisher information, which depends on the coupling range and the interrogation time. Our numerical simulations are compared to instructive analytic results for the critical scaling of the sensitivity in the Curie-Weiss model of a fully connected lattice and to the mean-field description in the thermodynamic limit, both of which fail to describe the critical spin fluctuations on the lattice the spin probe is sensitive to. Phase metrology could thus help to investigate the critical behaviour of finite many-body systems beyond the validity of mean-field models.
• Abstract（参考訳）: 相互作用する量子多体系の温度推定は、相転移における臨界挙動がメトロロジーの感度を高めることができるため、量子メトロロジーにおける課題と話題の両方である。 本研究では,有限な2次元イジングスピン格子の非侵襲的量子温度測定を,格子に結合したスピンプローブの非マルコフデファスダイナミクスの測定に基づいて検討する。 我々は,結合範囲と問合せ時間に依存する量子フィッシャー情報の観点から,達成可能な精度の強い臨界的向上を示す。 数値シミュレーションは,完全連結格子のキュリーワイスモデルにおける感度の臨界スケーリングに関する指導的解析結果と,スピンプローブが敏感な格子上の臨界スピン揺らぎを記述できない熱力学的極限における平均場記述と比較した。 したがって位相計測は、平均場モデルの妥当性を超えて有限多体系の臨界挙動を調べるのに役立つ。

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