論文の概要: Review: Quantum Metrology and Sensing with Many-Body Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.15323v2
- Date: Mon, 14 Oct 2024 09:46:05 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-11-08 04:41:58.285644
- Title: Review: Quantum Metrology and Sensing with Many-Body Systems
- Title（参考訳）: レビュー:Multi-Body Systemsによる量子メトロロジーとセンシング
- Authors: Victor Montenegro, Chiranjib Mukhopadhyay, Rozhin Yousefjani, Saubhik Sarkar, Utkarsh Mishra, Matteo G. A. Paris, Abolfazl Bayat,
- Abstract要約: 量子センシングのための別のフレームワークが、量子多体システムを利用して開発されている。
多体プローブは平衡と非平衡の両方のシナリオで用いられている。
非平衡のシナリオでは、Floquet、散逸性、および時間結晶相転移に対する量子増強感度が発見された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The main power of quantum sensors is achieved when the probe is composed of several particles. In this situation, quantum features such as entanglement contribute in enhancing the precision of quantum sensors beyond the capacity of classical sensors. Originally, quantum sensing was formulated for non-interacting particles which are prepared in a special form of maximally entangled states. These probes are extremely sensitive to decoherence and any interaction between particles is detrimental to their performance. An alternative framework for quantum sensing has been developed exploiting quantum many-body systems, where the interaction between particles plays a crucial role. In this review, we investigate different aspects of the latter approach for quantum metrology and sensing. Many-body probes have been used in both equilibrium and non-equilibrium scenarios. Quantum criticality has been identified as a resource for achieving quantum enhanced sensitivity in both scenarios. In equilibrium, various types of criticalities, such as first order, second order, topological, and localization phase transitions have been exploited for sensing purposes. In non-equilibrium scenarios, quantum enhanced sensitivity has been discovered for Floquet, dissipative, and time crystal phase transitions. While each type of these criticalities has its own characteristics, the presence of one feature is crucial for achieving quantum enhanced sensitivity: the energy/quasi-energy gap closing. In non-equilibrium quantum sensing, time is another parameter which can affect the sensitivity of the probe. Typically, the sensitivity enhances as the probe evolves in time. In general, a more complete understanding of resources for non-equilibrium quantum sensors is now rapidly evolving. In this review, we provide an overview of recent progress in quantum metrology and sensing using many-body systems.
- Abstract（参考訳）: 量子センサーの主動力は、プローブが複数の粒子で構成されているときに達成される。
この状況では、絡み合いのような量子的特徴は、古典的なセンサーの容量を超えて量子センサーの精度を高めるのに寄与する。
当初、量子センシングは、最大エンタングル状態の特別な形で調製される非相互作用粒子に対して定式化された。
これらのプローブはデコヒーレンスに非常に敏感であり、粒子間の相互作用はそれらの性能に有害である。
量子センシングのための別のフレームワークが、粒子間の相互作用が重要な役割を果たす量子多体系を利用して開発されている。
本稿では,量子力学とセンシングにおける後者のアプローチの異なる側面について検討する。
多体プローブは平衡と非平衡の両方のシナリオで用いられている。
量子臨界は、両方のシナリオにおいて量子強化感度を達成するためのリソースとして特定されている。
平衡では、第1次、第2次、トポロジカル、局在化相転移などの様々な臨界が知覚目的のために利用されてきた。
非平衡のシナリオでは、Floquet、散逸性、および時間結晶相転移に対する量子増強感度が発見された。
これらの臨界にはそれぞれの特性があるが、1つの特徴の存在は量子増強感度(エネルギー/準エネルギーギャップ閉鎖)を達成するのに不可欠である。
非平衡量子センシングでは、時間はプローブの感度に影響を与える別のパラメータである。
通常、感度はプローブが時間の経過とともに向上する。
一般に、非平衡量子センサーのリソースのより完全な理解は急速に進化している。
本稿では,近年の量子気象学の進歩と多体システムを用いたセンシングについて概説する。
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