論文の概要: Uncertain Quantum Critical Metrology: From Single to Multi Parameter Sensing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.19917v2
• Date: Wed, 11 Jun 2025 14:25:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-13 06:35:01.467388
• Title: Uncertain Quantum Critical Metrology: From Single to Multi Parameter Sensing
• Title（参考訳）: 不確実な量子臨界メトロロジー:単一から多パラメータセンシングへ
• Authors: George Mihailescu, Steve Campbell, Karol Gietka,
• Abstract要約: 臨界量子量論は、ハミルトニアン摂動への量子相転移の臨界点付近の系の固有状態の極度感度に依存する。 これは、これらの固有状態がハミルトニアンの全てのパラメータに非常に敏感であることを意味する。 現実的な設定では、システムの臨界度を調整するために使用される制御パラメータには、常にある程度の不確実性がある。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Critical quantum metrology relies on the extreme sensitivity of a system's eigenstates near the critical point of a quantum phase transition to Hamiltonian perturbations. This means that these eigenstates are extremely sensitive to all the parameters of the Hamiltonian. In realistic settings, there is always some degree of uncertainty in the control parameters used to tune the system to criticality. These uncertainties, while not the target of estimation, can significantly affect the attainable precision, effectively acting as nuisance parameters in the estimation process. Despite being a practically relevant source of noise, their impact on critical metrology has been largely overlooked. In this work we present a general framework that interpolates between single- and multiparameter estimation settings, enabling a systematic analysis of how such uncertainties influence sensitivity. We apply this framework to the paradigmatic transverse field Ising and Lipkin-Meshkov-Glick models, explicitly demonstrating how uncertainty in control parameters affects the metrological performance of critical sensors. For finite-size systems, we identify a fundamental trade-off between robustness to uncertainty and the ability to retain a quantum advantage at the critical point. Our results contribute to a deeper understanding of the practical limitations of critical quantum metrology and provide a route toward its more resilient implementation.
• Abstract（参考訳）: 臨界量子量論は、ハミルトニアン摂動への量子相転移の臨界点付近の系の固有状態の極度感度に依存する。 これは、これらの固有状態がハミルトニアンの全てのパラメータに非常に敏感であることを意味する。 現実的な設定では、システムの臨界度を調整するために使用される制御パラメータには、常にある程度の不確実性がある。 これらの不確実性は、推定対象ではないが、達成可能な精度に大きく影響し、推定プロセスにおけるニュアンスパラメータとして効果的に機能する。 実質的に関連するノイズ源であるにもかかわらず、重要な気象学への影響はほとんど見過ごされてきている。 本研究では,単一パラメータと複数パラメータの推定設定を補間し,その不確かさが感度にどのように影響するかを体系的に解析する。 この枠組みをIsingおよびLipkin-Meshkov-Glickモデルに適用し、制御パラメータの不確かさが臨界センサの気象特性に与える影響を明確に示す。 有限サイズのシステムでは、ロバスト性から不確実性への基本的なトレードオフと、臨界点における量子的優位性を維持する能力とを区別する。 この結果は、臨界量子力学の実用的限界のより深い理解に寄与し、より弾力性のある実装への道筋を提供する。

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