論文の概要: Scaling of quantum Fisher information for quantum exceptional point sensors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.03803v1
- Date: Thu, 4 Apr 2024 20:47:54 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-08 17:25:49.817492
- Title: Scaling of quantum Fisher information for quantum exceptional point sensors
- Title（参考訳）: 量子特異点センサのための量子フィッシャー情報のスケーリング
- Authors: Chun-Hui Liu, Fu Li, Shengwang Du, Jianming Wen, Lan Yang, Chuanwei Zhang,
- Abstract要約: 近年,古典システムにおけるスペクトル応答率のばらつき(EP)を利用したセンシングが顕著に進展している。
量子EPセンサにとって重要な問題は、量子EPの順序と量子フィッシャー情報(QFI)のスケーリングの関係である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 18.33055905849827
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In recent years, significant progress has been made in utilizing the divergence of spectrum response rate at the exceptional point (EP) for sensing in classical systems, while the use and characterization of quantum EPs for sensing have been largely unexplored. For a quantum EP sensor, an important issue is the relation between the order of the quantum EP and the scaling of quantum Fisher information (QFI), an essential quantity for characterizing quantum sensors. Here we investigate multi-mode quadratic bosonic systems, which exhibit higher-order EP dynamics, but possess Hermitian Hamiltonians without Langevin noise, thus can be utilized for quantum sensing. We derive an exact analytic formula for the QFI, from which we establish a scaling relation between the QFI and the order of the EP. We apply the formula to study a three-mode EP sensor and a multi-mode bosonic Kitaev chain and show that the EP physics can significantly enhance the sensing sensitivity. Our work establishes the connection between two important fields: non-Hermitian EP dynamics and quantum sensing, and may find important applications in quantum information and quantum non-Hermitian physics.
- Abstract（参考訳）: 近年、古典的システムにおけるセンシングにおいて、スペクトル応答率のばらつき(EP)を生かし、量子EPのセンシングへの応用とキャラクタリゼーションは明らかにされていない。
量子EPセンサにとって重要な問題は、量子EPの順序と量子フィッシャー情報(QFI)のスケーリングの関係である。
本稿では,高次EPダイナミクスを示す多モード二次ボゾン系について検討するが,Langevinノイズを伴わないエルミート・ハミルトン系を有するため,量子センシングに利用することができる。
我々はQFIの正確な解析式を導出し、QFIとEPの順序のスケーリング関係を確立する。
本研究では, 3モードのEPセンサと多モードのボソニック・キタエフ・チェーンを解析し, EP物理が感度を著しく高めることを示す。
我々の研究は、非エルミートEP力学と量子センシングという2つの重要な分野の接続を確立し、量子情報と量子非エルミート物理学における重要な応用を見出すことができる。
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