論文の概要: Quantum Metrology via Floquet-Engineered Two-axis Twisting and Turn Dynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.08524v2
- Date: Tue, 04 Feb 2025 05:34:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-05 14:54:01.531618
- Title: Quantum Metrology via Floquet-Engineered Two-axis Twisting and Turn Dynamics
- Title（参考訳）: Floquet-Engineered Two-axis Twisting and Turn Dynamics による量子メトロロジー
- Authors: Jihao Ma, Yi Shen, Jiahao Huang, Chaohong Lee,
- Abstract要約: Floquet-engineered two-axis twisting (TAT) とターンダイナミクスを用いて、量子気象学のためのGHZライクな状態を生成する。
解析的半古典的および量子的アプローチの両方を用いて、所望の$N$粒子GHZライクな状態が驚くほど短時間で生成できることが分かる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.6373458286954379
- License:
- Abstract: One core of quantum metrology is the utilization of entanglement to enhance measurement precision beyond the standard quantum limit. Here, we utilize the Floquet-engineered two-axis twisting (TAT) and turn dynamics to generate GHZ-like states for quantum metrology. Using both analytical semi-classical and quantum approaches, we find that the desired $N$-particle GHZ-like state can be produced in a remarkably short time $t_\mathrm{opt}\propto \ln{N}/{N}$, and its quantum Fisher information $F^\mathrm{opt}_\mathrm{Q}\propto N^2$ approaches the Heisenberg limit. Owing to the rapid state preparation, it shows outstanding robustness against decoherence. Moreover, using the Floquet-engineered anti-TAT-and-turn, one may implement an efficient interaction-based readout protocol to extract the signal encoded in this GHZ-like state. This Floquet-engineered anti-TAT-and-turn approach offers a viable method to achieve effective time-reversal dynamics to improve measurement precision and resilience against detection noise, all without the need to invert the sign of the nonlinear interaction. This study paves a way for achieving entanglement-enhanced quantum metrology via rapid generation of GHZ-like states at high particle numbers through continuous Floquet engineering.
- Abstract（参考訳）: 量子メトロジーのコアの1つは、標準量子限界を超える測定精度を高めるために絡み合いを利用することである。
ここでは、Floquet-engineered two-axis twisting (TAT) とターンダイナミクスを用いて、量子気象学のためのGHZライクな状態を生成する。
解析的半古典的アプローチと量子的アプローチの両方を用いて、所望の$N$粒子 GHZ-ライクな状態は驚くほど短い時間$t_\mathrm{opt}\propto \ln{N}/{N}$で生成でき、その量子フィッシャー情報$F^\mathrm{opt}_\mathrm{Q}\propto N^2$はハイゼンベルク極限に近づく。
急激な準備のため、デコヒーレンスに対する顕著な頑丈さを示している。
さらに、Floquetをエンジニアリングした反TAT-and-turnを用いて、このGHZライクな状態に符号化された信号を抽出するために、効率的なインタラクションベースの読み出しプロトコルを実装することができる。
このFloquet-engineered anti-TAT-and-turnアプローチは、非線形相互作用のサインを反転させることなく、測定精度と検出ノイズに対するレジリエンスを改善する効果的な時間反転ダイナミクスを実現するための実行可能な方法を提供する。
本研究は, 連続フロケット工学を用いて, 高粒子数でのGHZ様状態の高速発生を通じて, 絡み合う量子距離論を実現する方法である。
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