論文の概要: Quantum thermodynamic derivation of the energy resolution limit in magnetometry
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.14687v3
- Date: Fri, 30 Aug 2024 14:27:49 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-02 19:51:26.083581
- Title: Quantum thermodynamic derivation of the energy resolution limit in magnetometry
- Title(参考訳): 磁気メトリーにおけるエネルギー分解能限界の量子熱力学的導出
- Authors: I. K. Kominis,
- Abstract要約: エネルギー分解能の限界は、量子計測とランダウアー消去に関連する量子熱力学的作用の結果であることを示す。
これらの考察を原子磁気センサ、ダイヤモンド磁気センサ、SQUIDに適用し、エネルギー分解能の限界を100hbar$から107hbar$に広げる。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: It was recently demonstrated that a multitude of realizations of several magnetic sensing technologies satisfy the energy resolution limit, which connects a quantity composed by the variance of the magnetic field estimate, the sensor volume and the measurement time, and having units of action, with $\hbar$. A first-principles derivation of this limit is still elusive. We here present such a derivation based on quantum thermodynamic arguments. We show that the energy resolution limit is a result of quantum thermodynamic work necessarily associated with quantum measurement and Landauer erasure, the work being exchanged with the magnetic field. We apply these considerations to atomic magnetometers, diamond magnetometers, and SQUIDs, spanning an energy resolution limit from $10^0\hbar$ to $10^7\hbar$. This connection between quantum thermodynamics and magnetometry can help advance quantum sensing technologies towards even more sensitive devices.
- Abstract(参考訳): 近年, 磁界推定値, センサ体積, 測定時間, および作用単位の分散によって構成される量とを$\hbar$で結合するエネルギー分解能限界を, 多数の磁気センサ技術の実現が満足していることが実証された。
この極限の第一原理の導出はいまだ解明されていない。
ここでは、量子熱力学の議論に基づく導出について述べる。
エネルギー分解限界は、量子計測とランダウアー消去に必然的に関係し、磁場と交換される量子熱力学の結果であることを示す。
これらの考察を原子磁気センサ、ダイヤモンド磁気センサ、SQUIDに適用し、エネルギー分解能の限界を10^0\hbar$から10^7\hbar$に広げる。
この量子熱力学と磁気学の接続は、より敏感なデバイスへの量子センシング技術の進歩に役立つ。
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