論文の概要: Critical quantum metrology robust against dissipation and
non-adiabaticity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.04475v1
- Date: Thu, 7 Mar 2024 13:19:41 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-08 14:05:44.709295
- Title: Critical quantum metrology robust against dissipation and
non-adiabaticity
- Title（参考訳）: 散逸と非断熱性にロバストな臨界量子論
- Authors: Jia-Hao L\"u, Wen Ning, Fan Wu, Ri-Hua Zheng, Ken Chen, Xin Zhu,
Zhen-Biao Yang, Huai-Zhi Wu, and Shi-Biao Zheng
- Abstract要約: 量子相転移近傍の臨界系は、気象学的精度の向上に有用であると予測された。
本稿では,Jaynes-Cummingsモデルを用いて,臨界系の物理量に対する信号を符号化する方法を示す。
マイクロ波の振幅を推定するためのプローブとして,共振器と相互作用するXmon量子ビットを用いる超伝導回路において,そのようなメロジカルプロトコルを実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.185507919945175
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Critical systems near quantum phase transitions were predicted to be useful
for improvement of metrological precision, thanks to their ultra-sensitive
response to a tiny variation of the control Hamiltonian. Despite the promising
perspective, realization of criticality-enhanced quantum metrology is an
experimentally challenging task, mainly owing to the extremely long time needed
to encode the signal to some physical quantity of a critical system. We here
circumvent this problem by making use of the critical behaviors in the
Jaynes-Cummings model, comprising a single qubit and a photonic resonator, to
which the signal field is coupled. The information about the field amplitude is
encoded in the qubit's excitation number in the dark state, which displays a
divergent changing rate at the critical point. The most remarkable feature of
this critical sensor is that the performance is insensitive to the leakage to
bright eigenstates, caused by decoherence and non-adiabatic effects. We
demonstrate such a metrological protocol in a superconducting circuit, where an
Xmon qubit, interacting with a resonator, is used as a probe for estimating the
amplitude of a microwave field coupled to the resonator. The measured quantum
Fisher information exhibits a critical quantum enhancement, confirming the
potential of this system for quantum metrology.
- Abstract（参考訳）: 量子相転移近傍の臨界系は、制御ハミルトニアンのわずかな変動に対する超感度応答により、メートル法精度の向上に有用であると予測された。
有望な視点にもかかわらず、臨界エンハンス量子メトロロジーの実現は実験的に困難な課題であり、主に臨界系の物理量に信号を符号化するのに非常に長い時間を要するためである。
本稿では,信号場を結合した単一量子ビットとフォトニック共振器からなるJaynes-Cummingsモデルにおける臨界挙動を利用して,この問題を回避する。
フィールド振幅に関する情報は、ダーク状態のキュービットの励起番号に符号化され、臨界点における分岐変化率を表示する。
この重要なセンサーの最も顕著な特徴は、非コヒーレンスや非断熱効果によって引き起こされる、明るい固有状態への漏れに反応しないことである。
共振器と相互作用するxmon量子ビットを共振器に結合したマイクロ波場の振幅を推定するためのプローブとして用いる超伝導回路において、そのようなメトロロジープロトコルを示す。
測定された量子フィッシャー情報は臨界量子エンハンスメントを示し、量子メトロロジーにおけるこのシステムの可能性を確認する。
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