論文の概要: Enhanced quantum sensing mediated by a cavity in open systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.04766v1
- Date: Fri, 8 Dec 2023 00:41:38 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-11 16:34:54.922555
- Title: Enhanced quantum sensing mediated by a cavity in open systems
- Title（参考訳）: オープンシステムにおけるキャビティを介する量子センシングの強化
- Authors: Quinn Langfitt, Zain H. Saleem, Tian Zhong, Anil Shaji, Stephen K.
Gray
- Abstract要約: 空洞に結合した$N$ = 1-20量子ビットの系の力学をシミュレートする。
キュービット-キャビティ結合とキュービット数の推定における不確実性のスケーリングについて検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
- Abstract: We simulate the dynamics of systems with $N$ = 1-20 qubits coupled to a
cavity in order to assess their potential for quantum metrology of a parameter
in the open systems limit. The qubits and the cavity are both allowed to have
losses and the system is studied under various coupling strength regimes. The
focus is primarily on the coupling between the qubits using the quantum Fisher
information as the measured parameter. Some results on estimating the
qubit-cavity detuning parameter are also presented. We investigate the scaling
of the uncertainty in the estimate of the qubit-cavity coupling with the number
of qubits and for different initial states of the qubits that act as the
quantum probe. As initial probe states, we consider Dicke states with varying
excitation numbers, the GHZ state, and separable X-polarized states. It is
shown that in the strong coupling regime, i.e., when the coupling between the
qubits and the cavity is greater than the decay parameters of both the qubits
and the cavity, Dicke states with a large excitation number can achieve the
Heisenberg limit, with the precision scaling improving as the excitation number
increases. A particularly intriguing finding of our study is that in the weak
coupling regime, as well as in situations where either the qubit or cavity
decay parameters exceed the coupling, the separable $X$-polarized state is the
best in terms of scaling and is even able to achieve the Heisenberg limit in
these lossy regimes for the range of $N$ considered.
- Abstract（参考訳）: 我々は空洞に結合した$N$ = 1-20の量子ビットを持つ系の力学をシミュレートし、開系極限におけるパラメータの量子距離論のポテンシャルを評価する。
キュービットとキャビティの両方が損失を許容し、システムは様々な結合強度条件下で研究されている。
主に量子フィッシャー情報を測定パラメータとして使用する量子ビット間の結合に注目している。
qubit-cavity detuningパラメータを推定するいくつかの結果も提示された。
量子プローブとして機能する量子ビットの初期状態と、量子ビットの個数とのキュービット・キャビティ結合の推定における不確かさのスケーリングについて検討する。
最初のプローブ状態として、様々な励起数、GHZ状態、分離可能なX偏極状態を持つディック状態を考える。
強い結合状態、すなわち、量子ビットと空洞の間の結合が、量子ビットと空洞の双方の崩壊パラメータよりも大きいとき、大きな励起数を持つディック状態は、励起数が増加するにつれて精度が向上し、ハイゼンベルク限界を達成できることが示されている。
我々の研究の特に興味深い発見は、弱い結合状態において、および、量子ビットまたは空洞の崩壊パラメータがカップリングを超える状況において、分離可能な$X$偏極状態がスケーリングの観点で最高であり、これらの損失の少ない状態において、N$を考慮した場合のハイゼンベルク限界を達成できることである。
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