論文の概要: Multicritical quantum sensors driven by symmetry-breaking

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.14428v1
• Date: Fri, 19 Jul 2024 15:57:02 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-22 16:55:32.289420
• Title: Multicritical quantum sensors driven by symmetry-breaking
• Title（参考訳）: 対称性破壊により駆動される多臨界量子センサ
• Authors: Sayan Mondal, Ayan Sahoo, Ujjwal Sen, Debraj Rakshit,
• Abstract要約: 我々は、対称性の破れが、単一または複数パラメータ推定における量子強化センシングを駆動できることを解析的に実証した。 対称性ブレーキングとギャップレス・ツー・ガッペド・トランジションの効果を組み合わせることで,超ハイゼンベルクのスケーリングを実現することができることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7499722271664147
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum criticality has been demonstrated as a useful quantum resource for parameter estimation. This includes second-order, topological and localization transitions. In all these works reported so far, gap-to-gapless transition at criticality has been identified as the ultimate resource for achieving the quantum enhanced sensing, although there are several important concepts associated with criticality, such as long-range correlation, symmetry breaking. In this work, we analytically demonstrate that symmetry-breaking can drive a quantum enhanced sensing in single- or multiparameter estimation. We show this in the well-known Kitaev model, a lattice version of the 1D p-wave superconductor, which consists of a pairing term and an onsite potential term. The model is characterized by two critical lines and a multi-critical point at the intersection of these two lines. We show that Heisenberg scaling can be obtained in precision measurement of the superconducting coupling by preparing the system at or near the multicritical point despite the fact that parameter variation follows the critical lines, i.e., without an explicit requirement of gap-to-gapless transition. Quantum enhancement in such situations solely occurs due to a global U(1) symmetry-breaking by the pairing term. Extending our analysis in the realm of multiparameter estimation we show that it is possible to obtain super-Heisenberg scaling by combining the effects of symmetry-breaking and gapless-to-gapped transition.
• Abstract（参考訳）: 量子臨界はパラメータ推定に有用な量子資源として実証されている。 これには2次、トポロジカル、ローカライゼーションの遷移が含まれる。 これまでに報告された全ての研究において、臨界度におけるギャップ-ギャップ-ギャップ間遷移は量子増強センシングを達成するための究極の資源として特定されているが、長距離相関、対称性の破れなど、臨界度に関連する重要な概念がいくつかある。 本研究では,対称性の破れが単一パラメータまたは多パラメータ推定における量子増強センシングを駆動できることを解析的に実証する。 これをよく知られた1次元p波超伝導体の格子版であるKitaevモデルで示し、これはペア項とオンサイトポテンシャル項からなる。 このモデルは2本の臨界線と2本の交差する多臨界点によって特徴づけられる。 我々は,パラメータ変動が臨界線,すなわちギャップ・ツー・ギャップレス遷移の明示的な要求を伴わないにもかかわらず,多臨界点付近で系を調製することにより,超伝導結合の精密測定においてハイゼンベルクのスケーリングが可能であることを示す。 このような状況における量子増強は、ペアリング項による大域的なU(1)対称性の破れによってのみ起こる。 マルチパラメータ推定の領域で解析を拡張することで,対称性の破れとギャップレス・ツー・ガッペド遷移の効果を組み合わせることで,超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す。

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