論文の概要: Collective quantum enhancement in critical quantum sensing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.18055v2
- Date: Mon, 14 Apr 2025 09:30:51 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-25 13:30:31.033407
- 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: 臨界量子センシング(CQS)プロトコルは有限成分相転移を用いて実現することができる。
パラメトリック結合型臨界共振器の連鎖を用いて、多部CQSプロトコルにおいて、集合的な量子優位性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）: 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 arises from the rescaling of system parameters rather than the thermodynamic limit. Here, we show that a collective quantum advantage can be achieved in a multipartite CQS protocol using a chain of parametrically coupled critical resonators 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 locally critical elements. We then assess the scaling of the quantum Fisher information with respect to fundamental resources. We demonstrate that the coupled chain outperforms an equivalent ensemble of independent critical sensors, achieving quadratic scaling in the number of resonators. Finally, we show that even with finite Kerr nonlinearity or Markovian dissipation, the critical chain retains its advantage, making it relevant for implementing quantum sensors with current microwave superconducting technologies.
- 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。
ここでは、弱非線形極限におけるパラメトリック結合臨界共振器の連鎖を用いて、多部CQSプロトコルにおいて、集合的な量子優位性を実現できることを示す。
局所臨界要素からなる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。
次に、基本資源に関する量子フィッシャー情報のスケーリングを評価する。
結合鎖は独立臨界センサの等価アンサンブルより優れており,共振器数において2次スケーリングを実現している。
最後に、有限なカーの非線形性やマルコフの消散であっても、臨界鎖はその利点を保ち、現在のマイクロ波超伝導技術による量子センサの実装に関係していることを示す。
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