論文の概要: Symmetry: a fundamental resource for quantum coherence and metrology

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.01025v1
• Date: Mon, 1 Jul 2024 07:19:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-04 00:25:59.866704
• Title: Symmetry: a fundamental resource for quantum coherence and metrology
• Title（参考訳）: 対称性:量子コヒーレンスとメトロジーの基礎資源
• Authors: Irénée Frérot, Tommaso Roscilde,
• Abstract要約: 量子状態が作用素$A$の固有状態であるとき、観測可能な$G$は、完全に非対角的であり純粋に量子ゆらぎを持つことを示す。 この性質は、量子状態の純度に関係なく成り立ち、これは相推定の計量的資源を非対角的ゆらぎで表すことを意味する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We introduce a new paradigm for the preparation of deeply entangled states useful for quantum metrology. We show that when the quantum state is an eigenstate of an operator $A$, observables $G$ which are completely off-diagonal with respect to $A$ have purely quantum fluctuations, as quantified by the quantum Fisher information, namely $F_Q(G)=4\langle G^2 \rangle$. This property holds regardless of the purity of the quantum state, and it implies that off-diagonal fluctuations represent a metrological resource for phase estimation. In particular, for many-body systems such as quantum spin ensembles or bosonic gases, the presence of off-diagonal long-range order (for a spin observable, or for bosonic operators) directly translates into a metrological resource, provided that the system remains in a well-defined symmetry sector. The latter is defined e.g. by one component of the collective spin or by its parity in spin systems; and by a particle-number sector for bosons. Our results establish the optimal use for metrology of arbitrarily non-Gaussian quantum correlations in a large variety of many-body systems.
• Abstract（参考訳）: 量子気象学に有用な深く絡み合った状態を作るための新しいパラダイムを導入する。 量子状態が作用素$A$の固有状態であるとき、観測可能な$G$は純粋に量子ゆらぎを持ち、量子フィッシャー情報、すなわち$F_Q(G)=4\langle G^2 \rangle$によって量子化される。 この性質は、量子状態の純度に関係なく成り立ち、これは相推定の計量的資源を非対角的ゆらぎで表すことを意味する。 特に、量子スピンアンサンブル(英語版)やボソニックガス(英語版)のような多体系では、非対角長距離秩序(スピン観測可能あるいはボソニック作用素に対する)の存在は、システムがよく定義された対称性領域に留まっていることを前提として、直接メートルロジー資源に変換される。 後者は eg を集合スピンの1つの成分、あるいはスピン系におけるそのパリティ、およびボソンの粒子数セクターによって定義される。 この結果から,多体系における任意の非ガウス量子相関のメトロジーの最適利用が確立された。

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