論文の概要: Nonlinearity-enhanced quantum sensing in Stark probes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.10382v1
• Date: Tue, 16 Apr 2024 08:24:43 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-04-17 17:33:19.958180
• Title: Nonlinearity-enhanced quantum sensing in Stark probes
• Title（参考訳）: スタークプローブにおける非線形性による量子センシング
• Authors: Rozhin Yousefjani, Xingjian He, Angelo Carollo, Abolfazl Bayat,
• Abstract要約: 非線形勾配場を多体系に応用したスターク系は、近年量子センシングに活用されている。 本稿では, 単粒子および多体相互作用系におけるスタークモデルのセンシング能力について検討し, 線形および非線形のスターク場の強度を推定する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.5999037208435705
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Stark systems in which a linear gradient field is applied across a many-body system have recently been harnessed for quantum sensing. Here, we explore sensing capacity of Stark models, in both single-particle and many-body interacting systems, for estimating the strength of both linear and nonlinear Stark fields. The problem naturally lies in the context of multi-parameter estimation. We determine the phase diagram of the system in terms of both linear and nonlinear gradient fields showing how the extended phase turns into a localized one as the Stark fields increase. We also characterize the properties of the phase transition, including critical exponents, through a comprehesive finite-size scaling analysis. Interestingly, our results show that the estimation of both the linear and the nonlinear fields can achieve super-Heisenberg scaling. In fact, the scaling exponent of the sensing precision is directly proportional to the nonlinearity exponent which shows that nonlinearity enhances the estimation precision. Finally, we show that even after considering the cost of the preparation time the sensing precision still reveals super-Heisenberg scaling.
• Abstract（参考訳）: 非線形勾配場を多体系に応用したスターク系は、近年量子センシングに活用されている。 本稿では, 単粒子および多体相互作用系におけるスタークモデルのセンシング能力について検討し, 線形および非線形のスターク場の強度を推定する。 問題は自然に多パラメータ推定の文脈にある。 線形勾配場と非線形勾配場の両方の観点から系の位相図を決定し、スターク場が増加するにつれて、拡張された位相がどのように局所化されるかを示す。 また, 臨界指数を含む相転移の特性を, 合成有限サイズスケーリング解析により特徴づける。 興味深いことに、線形場と非線形場の両方を推定することで、超ハイゼンベルクスケーリングを実現することができる。 実際、センシング精度のスケーリング指数は、非線形性が推定精度を高めることを示す非線形性指数に直接比例する。 最後に, 調製時間のコストを考慮すると, 超ハイゼンベルクスケーリングの精度がまだ高いことを示す。

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