論文の概要: Criticality-Enhanced Quantum Sensing with a Parametric Superconducting Resonator

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.19968v1
• Date: Mon, 30 Sep 2024 05:43:08 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-11-05 16:27:46.963948
• Title: Criticality-Enhanced Quantum Sensing with a Parametric Superconducting Resonator
• Title（参考訳）: パラメトリック超伝導共振器を用いた臨界強度量子センシング
• Authors: Guillaume Beaulieu, Fabrizio Minganti, Simone Frasca, Marco Scigliuzzo, Simone Felicetti, Roberto Di Candia, Pasquale Scarlino,
• Abstract要約: 超伝導パラメトリック(すなわち2光子駆動)Kerr共振器を用いた臨界量子センサを実装した。 システムサイズに対する2次精度スケーリングは、Kerr非線形性の有限値で達成可能であることを示す。
• 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: Quantum metrology, a cornerstone of quantum technologies, exploits entanglement and superposition to achieve higher precision than classical protocols in parameter estimation tasks. When combined with critical phenomena such as phase transitions, the divergence of quantum fluctuations is predicted to enhance the performance of quantum sensors. Here, we implement a critical quantum sensor using a superconducting parametric (i.e., two-photon driven) Kerr resonator. The sensor, a linear resonator terminated by a supercondicting quantum interference device, operates near the critical point of a finite-component second-order dissipative phase transition obtained by scaling the system parameters. We analyze the performance of a frequency-estimation protocol and show that quadratic precision scaling with respect to the system size can be achieved with finite values of the Kerr nonlinearity. Since each photon emitted from the cavity carries more information about the parameter to be estimated compared to its classical counterpart, our protocol opens perspectives for faster or more precise metrological protocols. Our results demonstrate that quantum advantage in a sensing protocol can be achieved by exploiting a finite-component phase transition.
• Abstract（参考訳）: 量子力学は量子技術の基盤であり、パラメータ推定タスクにおける古典的プロトコルよりも高い精度を達成するために絡み合いと重ね合わせを利用する。 相転移などの臨界現象と組み合わせると、量子ゆらぎのばらつきが予測され、量子センサの性能が向上する。 ここでは超伝導パラメトリック(すなわち2光子駆動)Kerr共振器を用いた臨界量子センサを実装する。 超予測量子干渉装置で終端する線形共振器であるセンサは、系のパラメータをスケーリングして得られる有限成分二階散逸相転移の臨界点付近で作動する。 本稿では,周波数推定プロトコルの性能を分析し,Kerr非線形性の有限値を用いて,システムサイズに対する2次精度スケーリングを実現することを示す。 キャビティから放出される各光子は、従来のものと比べ、推定されるパラメータに関するより多くの情報を持っているため、我々のプロトコルはより高速またはより正確な気象プロトコルに対する視点を開放する。 本研究は, 有限成分相転移を利用することにより, 検出プロトコルにおける量子優位性を実現することができることを示す。

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