論文の概要: Optimality and Noise-Resilience of Critical Quantum Sensing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.15559v3
• Date: Thu, 18 Jul 2024 16:11:56 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-19 21:31:34.487189
• Title: Optimality and Noise-Resilience of Critical Quantum Sensing
• Title（参考訳）: 臨界量子センシングの最適性と雑音耐性
• Authors: Uesli Alushi, Wojciech Górecki, Simone Felicetti, Roberto Di Candia,
• Abstract要約: 臨界量子センシングと受動量子戦略を比較して周波数推定を行う。 ユニタリの場合、どちらの戦略も光子数と精度2次スケーリングを達成するが、散逸の存在下では、これは批判的戦略にのみ当てはまる。
• 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: We compare critical quantum sensing to passive quantum strategies to perform frequency estimation, in the case of single-mode quadratic Hamiltonians. We show that, while in the unitary case both strategies achieve precision scaling quadratic with the number of photons, in the presence of dissipation this is true only for critical strategies. We also establish that working at the exceptional point or beyond threshold provides sub-optimal performance. This critical enhancement is due to the emergence of a transient regime in the open critical dynamics, and is invariant to temperature changes. When considering both time and system size as resources, for both strategies the precision scales linearly with the product of the total time and the number of photons, in accordance with fundamental bounds. However, we show that critical protocols outperform optimal passive strategies if preparation and measurement times are not negligible. Our results are applicable to a broad variety of critical sensors whose phenomenology can be reduced to that of a single-mode quadratic Hamiltonian, including systems described by finite-component and fully-connected models.
• Abstract（参考訳）: 臨界量子センシングと受動量子戦略を比較して周波数推定を行う。 ユニタリの場合、どちらの戦略も光子数と精度2次スケーリングを達成するが、散逸の存在下では、これは批判的戦略にのみ当てはまる。 また、例外的なポイントやしきい値を超えて作業することで、サブ最適パフォーマンスが得られます。 この臨界拡大は、開臨界力学における過渡的状態の出現によるものであり、温度変化に不変である。 時間とシステムのサイズの両方を資源として考えると、どちらの戦略においても、精度は基本的境界に従って、総時間と光子の個数の積と線形にスケールする。 しかし,準備時間と測定時間が無視できない場合,クリティカルプロトコルは最適受動的戦略よりも優れていることを示す。 この結果は、有限成分および完全連結モデルで記述されたシステムを含む、現象学を1モードの二次ハミルトニアンに還元できる幅広い臨界センサーに適用できる。

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