論文の概要: Boundary Time Crystals as AC sensors: enhancements and constraints

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.06273v2
• Date: Fri, 6 Sep 2024 08:24:23 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-09-09 20:13:58.214607
• Title: Boundary Time Crystals as AC sensors: enhancements and constraints
• Title（参考訳）: 交流センサとしての境界時間結晶--強化と制約-
• Authors: Dominic Gribben, Anna Sanpera, Rosario Fazio, Jamir Marino, Fernando Iemini,
• Abstract要約: 印加された交流場にスピンが共鳴するとBTCの感度が向上する。 長いコヒーレンス時間と多部相関にもかかわらず、BTCのエントロピーコストはACフィールド情報の最適な復号を妨げている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 39.58317527488534
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We investigate the use of a boundary time crystals (BTCs) as sensors of AC fields. Boundary time crystals are non-equilibrium phases of matter in contact to an environment, for which a macroscopic fraction of the many-body system breaks the time translation symmetry. We find an enhanced sensitivity of the BTC when its spins are resonant with the applied AC field, as quantified by the quantum Fisher information (QFI). The QFI dynamics in this regime is shown to be captured by a relatively simple ansatz consisting of an initial power-law growth and late-time exponential decay. We study the scaling of the ansatz parameters with resources (encoding time and number of spins) and identify a moderate quantum enhancement in the sensor performance through comparison with classical QFI bounds. Investigating the precise source of this performance, we find that despite of its long coherence time and multipartite correlations (advantageous properties for quantum metrology), the entropic cost of the BTC (which grows indefinitely in the thermodynamic limit) hinders an optimal decoding of the AC field information. This result has implications for future candidates of quantum sensors in open system and we hope it will encourage future study into the role of entropy in quantum metrology.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,交流場センサとしてのバウンダリ時間結晶(BTC)について検討する。 境界時間結晶は、多体系のマクロな分画が時間変換対称性を破る環境に接触する物質の非平衡相である。 量子フィッシャー情報(QFI)によって定量化されるように、印加された交流場とスピンが共鳴する場合、BTCの感度が向上する。 この状態のQFIダイナミクスは、初期のパワーロー成長とラストタイム指数崩壊からなる比較的単純なアンザッツによって捉えられることが示されている。 本研究では、アンザッツパラメータのリソース(符号化時間とスピン数)によるスケーリングについて検討し、古典的QFI境界との比較により、センサ性能の適度な量子化を同定する。 この性能の正確な情報源を調べると、長いコヒーレンス時間と多部相関(量子距離論のアドバンテージ特性)にもかかわらず、BTCのエントロピーコスト(熱力学限界で無限に増大する)が交流場情報の最適復号を妨げていることが分かる。 この結果は、オープンシステムにおける量子センサーの将来的な候補に影響を及ぼし、量子力学におけるエントロピーの役割について将来の研究を後押しすることを願っている。

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