論文の概要: Achieving Heisenberg scaling in low-temperature quantum thermometry

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.05762v1
• Date: Mon, 8 Jul 2024 09:14:49 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-09 16:20:46.812685
• Title: Achieving Heisenberg scaling in low-temperature quantum thermometry
• Title（参考訳）: 低温量子温度測定におけるハイゼンベルクスケーリングの実現
• Authors: Ning Zhang, Chong Chen,
• Abstract要約: 低温状態におけるハイゼンベルクのスケーリングは、測定軸をわずか$pi/2$回転させることで達成できる。 独立温度計のパラダイムとは対照的に,提案手法は低温測定の精度を大幅に向上させるものである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.08205328571395
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We investigate correlation-enhanced low temperature quantum thermometry. Recent studies have revealed that bath-induced correlations can enhance the low-temperature estimation precision even starting from an uncorrelated state. However, a comprehensive understanding of this enhancement remains elusive. Using the Ramsey interferometry protocol, we illustrate that the estimation precision of $N$ thermometers sparsely coupled to a common low-temperature bath can achieve the Heisenberg scaling in the low-temperature regime with only a $\pi/2$ rotation of the measurement axis, in contrast to the standard Ramsey scheme. This result is based on the assumption that interthermometer correlations are induced exclusively by low-frequency noise in the common bath, a condition achievable in practical experimental scenarios. The underlying physical mechanism is clarified, revealing that the Heisenberg scaling arises from the intrinsic nature of the temperature, which is associated solely with the fluctuation of thermal noise. In contrast to the paradigm of independent thermometers, our proposed scheme demonstrates a significant enhancement in precision for low-temperature measurement, making it suitable for precisely measuring the temperature of ultracold systems.
• Abstract（参考訳）: 相関強化型低温量子温度測定について検討する。 最近の研究では、浴槽による相関が非相関状態から始まっても低温推定精度を高めることが示されている。 しかし、この拡張に関する包括的な理解はいまだ解明されていない。 ラムゼイ干渉法を用いて, 標準ラムゼイ方式とは対照的に, 常温浴に疎結合したN$温度計の推定精度は, 標準ラムゼイ方式と対照的に, 測定軸をわずか$\pi/2$回転させることで, 低温条件下でのハイゼンベルクスケーリングを実現することができることを示した。 この結果は, 共用浴における低周波雑音のみによって, 温度計間の相関が引き起こされるという仮定に基づいている。 基礎となる物理的メカニズムは解明され、ハイゼンベルクのスケーリングは温度の内在的な性質から生じ、熱雑音のゆらぎにのみ関係していることが明らかになった。 独立温度計のパラダイムとは対照的に,提案手法は低温測定の精度を大幅に向上させ,超低温システムの温度を正確に測定するのに適している。

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