論文の概要: Generation of a metrologically useful cat state through repetitive measurements
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.06829v1
- Date: Tue, 9 Jul 2024 13:01:32 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-10 18:07:16.722468
- Title: Generation of a metrologically useful cat state through repetitive measurements
- Title（参考訳）: 反復計測による気象学的に有用な猫状態の生成
- Authors: Mamiko Tatsuta, Yuichiro Matsuzaki, Hiroki Kuji, Akira Shimizu,
- Abstract要約: 一般化された猫状態は、マクロ的に異なる状態のコヒーレンスを示す指標によって特徴づけられる。
ここでは,Nスピンの量子スピン系における反復的な測定により,気象学的に有用な猫の状態を生成するプロトコルを提案する。
本手法では, スピンアンサンブルの制御は不要である。
- 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: Recent advancements in entanglement-based quantum metrology have been significant. A fundamental connection between generalized cat states and sensitivity in quantum metrology has recently been established. Generalized cat states are characterized by an index indicating coherence among macroscopically distinct states. This criterion enables the identification of diverse states as generalized cat states, encompassing classical mixtures of exponentially large numbers of states. However, preparing large generalized cat states remains challenging with current technology. Here we propose a protocol to generate metrologically useful cat states through repetitive measurements on a quantum spin system of N spins, which we call a spin ensemble. The states used as sensors to beat the classical limit are called the metrologically useful cat states, which are well characterized by the index to indicate the coherence between macroscopically distinct states. When the spin ensemble is collectively coupled with an ancillary qubit, it allows for the read out of its total magnetization. Starting from a thermal equilibrium state of the spin ensemble, we demonstrate that we can increase the coherence between the spin ensemble via repetitive measurements of the total magnetization using the ancillary qubit. Notably, our method for creating the metrologically useful cat states requires no control over the spin ensemble. As a potential experimental realization, we discuss a hybrid system composed of a superconducting flux qubit and donor spins in silicon. Our results pave the way for the realization of the entanglement-enhanced quantum metrology.
- Abstract（参考訳）: 絡み合いに基づく量子力学の最近の進歩は顕著である。
一般化された猫の状態と量子力学における感度の基本的な関係が最近確立されている。
一般化された猫状態は、マクロ的に異なる状態のコヒーレンスを示す指標によって特徴づけられる。
この基準は、指数的に多くの状態の古典的な混合を含む、一般化された猫状態として多様な状態の同定を可能にする。
しかし、大規模な一般化されたネコ状態の調製は、現在の技術では依然として困難である。
ここでは、Nスピンの量子スピン系上で繰り返し測定することで、気象学的に有用な猫の状態を生成するプロトコルを提案し、スピンアンサンブルと呼ぶ。
古典的限界を超えるためのセンサーとして用いられる状態は、気象学的に有用な猫状態と呼ばれ、マクロ的に異なる状態のコヒーレンスを示す指標によって特徴付けられる。
スピンアンサンブルがアシラリー量子ビットと結合されると、その全磁化から読み出すことができる。
スピンアンサンブルの熱平衡状態から始めて、アシラリー量子ビットを用いた全磁化の反復測定によりスピンアンサンブル間のコヒーレンスを高めることができることを示した。
特に,本手法では, スピンアンサンブルの制御は不要である。
実験的実現の可能性として,超伝導フラックス量子ビットとシリコン中のドナースピンからなるハイブリッドシステムについて論じる。
我々の結果は、絡み合いの強い量子メートル法の実現の道を開く。
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