論文の概要: Quantum metrological capability as a probe for quantum phase transition

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.09783v3
• Date: Fri, 23 Aug 2024 08:59:11 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-26 10:23:46.438491
• Title: Quantum metrological capability as a probe for quantum phase transition
• Title（参考訳）: 量子相転移のプローブとしての量子気象能力
• Authors: Xiangbei Li, Yaoming Chu, Shaoliang Zhang, Jianming Cai,
• Abstract要約: 量子フィッシャー情報によって定量化された気象能力は、量子臨界点付近でユニークなピークを示す。 干渉計発生器の量子ゆらぎを抽出することにより、この探索を実現できることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5574423250822542
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The comprehension of quantum phase transitions (QPTs) is considered as a critical foothold in the field of many-body physics. Developing protocols to effectively identify and understand QPTs thus represents a key but challenging task for present quantum simulation experiments. Here, we establish a dynamical quench-interferometric framework to probe a zero-temperature QPT, which utilizes the evolved state by quenching the QPT Hamiltonian as input of a unitary interferometer. The metrological capability quantified by the quantum Fisher information captivatingly shows an unique peak in the vicinity of the quantum critical point, allowing us to probe the QPT without cooling the system to its ground state. We show that the probing can be implemented by extracting quantum fluctuations of the interferometric generator as well as parameter estimation uncertainty of the interferometric phase, and subsequently allows identifying the boundary of the phase diagram. Our results establish an important link between QPTs and quantum metrology, and enrich the toolbox of studying non-equilibrium many-body physics in current quantum simulators.
• Abstract（参考訳）: 量子相転移(QPT)の理解は、多体物理学の分野における重要な基盤であると考えられている。 したがって、QPTを効果的に識別し、理解するプロトコルを開発することは、現在の量子シミュレーション実験において重要な課題である。 そこで本研究では,QPTハミルトニアンを単体干渉計の入力として用い,その進化状態を利用するゼロ温度QPTを探索する動的クエンチ・インターフェロメトリの枠組みを構築した。 量子フィッシャー情報によって定量化された量子論的能力は、量子臨界点付近でユニークなピークを示し、システムをその基底状態に冷却することなくQPTを探索することができる。 本研究では, 干渉計発生器の量子揺らぎを抽出し, 干渉計位相のパラメータ推定の不確かさを抽出し, 位相図の境界を同定することにより, 探索を実現できることを示す。 本研究は,QPTと量子力学の重要な関連性を確立し,現在の量子シミュレータにおける非平衡多体物理学研究のツールボックスを充実させるものである。

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