論文の概要: Dimensional gain in sensing through higher-dimensional quantum spin chain

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.14853v1
• Date: Fri, 26 Jan 2024 13:35:21 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-29 15:02:26.221262
• Title: Dimensional gain in sensing through higher-dimensional quantum spin chain
• Title（参考訳）: 高次元量子スピンチェーンによるセンシングにおける次元利得
• Authors: Shivansh Singh, Leela Ganesh Chandra Lakkaraju, Srijon Ghosh, Aditi Sen De
• Abstract要約: 高次元多体量子プローブを用いて、弱い外部磁場を正確に予測する枠組みを提案する。 半整数スピンと整数スピンを持つスピン鎖に対するセンサの異なる性能を観察する。 隣同士の相互作用に加えて、隣同士の相互作用を組み込むことで、知覚精度が向上する。
• 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: Recent breakthroughs in quantum technology pave the way for extensive utilization of higher-dimensional quantum systems, which outperform their qubit counterparts in terms of capabilities and versatility. We present a framework for accurately predicting weak external magnetic fields using a higher-dimensional many-body quantum probe. We demonstrate that dimension serves as a valuable resource for quantum sensing when a transverse spin-s Ising chain interacts locally with a magnetic field whose strength has to be determined. We observe the distinct performance of sensors for spin chains with half-integer and integer spins. Furthermore, we highlight that the time duration appropriate for quantum-enhanced sensing increases with the increase of dimension. Additionally, we observe that, in addition to nearest-neighbor interactions, incorporating interactions between the next nearest-neighbor sites increases sensing precision, particularly for spin chains with integer spins. We also prove the dimensional-dependence of the bound on quantum Fisher information which provides the limit on the precision in estimating parameters.
• Abstract（参考訳）: 近年の量子技術におけるブレークスルーは、能力と汎用性の観点から量子ビットよりも優れている高次元量子システムの広範な利用への道を開いた。 高次元多体量子プローブを用いて、弱い外部磁場を正確に予測する枠組みを提案する。 我々は、横スピンスイジング鎖が強みが決定される磁場と局所的に相互作用する場合、次元が量子センシングの貴重な資源となることを示した。 半整数スピンと整数スピンを持つスピン鎖に対するセンサの異なる性能を観察する。 さらに,量子エンハンスセンシングに適した時間長は次元の増加とともに増加することを強調する。 さらに、最も近い隣同士の相互作用に加えて、次の隣同士の相互作用を組み込むことで、特に整数スピンを持つスピン鎖に対する知覚精度が向上することが観察された。 また,推定パラメータの精度の限界を与える量子フィッシャー情報に対する境界の次元依存性を証明した。

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