論文の概要: Sensing Out-of-Equilibrium and Quantum Non-Gaussian environments via induced Time-Reversal Symmetry Breaking on the quantum-probe dynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.04742v1
• Date: Wed, 8 May 2024 01:13:07 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-09 13:35:11.520999
• Title: Sensing Out-of-Equilibrium and Quantum Non-Gaussian environments via induced Time-Reversal Symmetry Breaking on the quantum-probe dynamics
• Title（参考訳）: 量子プローブ力学における時間反転対称性の破断による平衡外および非ガウス環境のセンシング
• Authors: Martin Kuffer, Analía Zwick, Gonzalo A. Álvarez,
• Abstract要約: 量子センサ制御力学における時間-逆対称性は、非定常変動と平衡な環境から部分情報が探索されたり、量子非ガウス相関によって説明されたりするときに破られる。 これは、知覚された環境が平衡からどれくらい離れているか、あるいはその量子非ガウス的な性質を定量化する、キュービットプローブ上の信号コントラストを導入する。
• 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: Advancing quantum sensing tools for investigating systems at atomic and nanoscales is crucial for the progress of quantum technologies. While numerous protocols employ quantum probes to extract information from stationary or weakly coupled environments, the challenges intensify at atomic- and nano-scales where the environment is inherently out-of-equilibrium or strongly coupled with the sensor. We here prove that the time-reversal symmetry in the quantum-sensor control dynamics is broken, when partial information is probed from an environment that is out-of-equilibrium with non stationary fluctuations or is described by quantum non-Gaussian, strongly coupled environmental correlations. We exploit this phenomenon as a quantum sensing paradigm with proof-of principle experimental quantum simulations using solid-state nuclear magnetic resonance (NMR). This introduces a signal contrast on a qubit-probe that quantifies how far the sensed environment is from equilibrium or its quantum non-Gaussian nature. Protocols are also presented to discern and filter a variety of environmental properties including stationary, non-stationary and non-Gaussian quantum noise fluctuations as a step toward sensing the ubiquitous environments of a quantum-sensor at atomic and nanoscales.
• Abstract（参考訳）: 原子やナノスケールでシステムを調べるための量子センシングツールの強化は、量子技術の進歩に不可欠である。 多くのプロトコルでは、静止環境や弱い結合環境から情報を抽出するために量子プローブを用いるが、原子スケールやナノスケールでは、環境が本質的に平衡外であるか、センサーと強く結合している。 ここでは、非定常変動と平衡な環境から部分情報が探索されたり、量子非ガウス的で強く結合した環境相関によって記述されたりした場合に、量子センサ制御力学における時間-逆対称性が破られることを証明する。 我々はこの現象を、固体核磁気共鳴(NMR)を用いた原理的量子シミュレーションによる量子センシングパラダイムとして活用する。 これは、知覚された環境が平衡からどれくらい離れているか、あるいはその量子非ガウス的な性質を定量化する、キュービットプローブ上の信号コントラストを導入する。 また、原子やナノスケールで量子センサのユビキタス環境を検知するためのステップとして、静止、静止、非定常、非ガウスの量子ノイズゆらぎを含む様々な環境特性を識別・フィルタリングするためにもプロトコルが提示される。

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