論文の概要: Collective quantum enhancement in critical quantum sensing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.18055v1
- Date: Thu, 25 Jul 2024 14:08:39 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-26 13:49:09.702748
- Title: Collective quantum enhancement in critical quantum sensing
- Title（参考訳）: 臨界量子センシングにおける集団量子増強
- Authors: Uesli Alushi, Alessandro Coppo, Valentina Brosco, Roberto Di Candia, Simone Felicetti,
- Abstract要約: パラメトリック結合したKerr共振器チェーンをベースとした多部臨界量子センサにより、集合量子優位性を実現できることを示す。
この非伝統的な量子多体系の低エネルギースペクトルの解析解を導出する。
我々は,基本資源に対する量子フィッシャー情報のスケーリングを評価し,臨界鎖が共振器の数に対して二次的な拡張を達成することを発見した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 37.69303106863453
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Critical systems represent a valuable resource in quantum sensing and metrology. Critical quantum sensing (CQS) protocols can be realized using finite-component phase transitions, where criticality is not due to the thermodynamic limit but rather to the rescaling of the system parameters. In particular, the second-order phase transitions of parametric Kerr resonators are of high experimental relevance, as they can be implemented and controlled with various quantum technologies currently available. Here, we show that collective quantum advantage can be achieved with a multipartite critical quantum sensor based on a parametrically coupled Kerr resonators chain in the weak-nonlinearity limit. We derive analytical solutions for the low-energy spectrum of this unconventional quantum many-body system, which is composed of \emph{locally} critical elements. We then assess the performance of an adiabatic CQS protocol, comparing the coupled-resonator chain with an equivalent ensemble of independent critical sensors. We evaluate the scaling of the quantum Fisher information with respect to fundamental resources, and find that the critical chain achieves a quadratic enhancement in the number of resonators. Beyond the advantage found in the case of zero Kerr, we find that there is a collective enhancement even in the scenario of finite Kerr nonlinearity.
- Abstract（参考訳）: 臨界系は量子センシングと気象学において貴重な資源である。
臨界量子センシング(CQS)プロトコルは、有限成分相転移(英語版)を用いて実現することができる。
特に、パラメトリックカー共振器の2階位相遷移は、現在利用可能な様々な量子技術で実装および制御できるため、高い実験的関連性を有する。
ここでは、弱非線形極限におけるパラメトリック結合Kerr共振器チェーンに基づいて、多部臨界量子センサを用いて、集合量子優位性を実現できることを示す。
我々は、この非伝統的な量子多体系の低エネルギースペクトルに対する解析的解を導出し、これは \emph{locally} 臨界要素からなる。
次に,アディバティックCQSプロトコルの性能評価を行い,結合共振器チェーンと独立臨界センサの等価アンサンブルを比較した。
我々は,基本資源に対する量子フィッシャー情報のスケーリングを評価し,臨界鎖が共振器の数に対して二次的な拡張を達成することを発見した。
ゼロカーの場合の利点の他に、有限カーの非線形性のシナリオにおいても集合的拡張が存在することが分かる。
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