論文の概要: Harnessing quantum chaos in spin-boson models for all-purpose quantum-enhanced sensing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.03965v1
- Date: Fri, 4 Oct 2024 23:14:10 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-11-02 15:00:17.107626
- Title: Harnessing quantum chaos in spin-boson models for all-purpose quantum-enhanced sensing
- Title（参考訳）: 全目的量子強調センシングのためのスピンボソンモデルにおけるハーネスング量子カオス
- Authors: Yicheng Zhang, Juan Zuniga Castro, Robert J. Lewis-Swan,
- Abstract要約: 多体量子カオスは、絡み合った状態の準備を加速するツールとして大きなポテンシャルを持っている。
我々のアプローチは技術的ノイズや不完全性に対して堅牢であることを示し、複雑な絡み合った状態を利用する新たな機会を開く。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.327903548212366
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Many-body quantum chaos has immense potential as a tool to accelerate the preparation of entangled states and overcome challenges due to decoherence and technical noise. Here, we study how chaos in the paradigmatic Dicke model, which describes the uniform coupling of an ensemble of qubits to a common bosonic mode, can enable the rapid generation of non-Gaussian entangled spin-boson states without fine tuning of system parameters or initial conditions. However, the complexity of these states means that unlocking their utility for quantum-enhanced sensing with standard protocols would require the measurement of complex or typically inaccessible observables. To address this challenge, we develop a sensing scheme based on interaction-based readout that enable us to implement near-optimal quantum-enhanced metrology of global spin rotations or bosonic dipslacements using only spin measurements. We show that our approach is robust to technical noise and imperfections and thus opens new opportunities to exploit complex entangled states generated by chaotic dynamics in current quantum science platforms such as trapped-ion and cavity-QED experiments.
- Abstract（参考訳）: 多体量子カオスは、絡み合った状態の準備を加速し、デコヒーレンスと技術的ノイズによる課題を克服するツールとして、大きな可能性を秘めている。
ここでは、量子ビットのアンサンブルの共通ボソニックモードへの均一結合を記述するパラダイム的ディックモデルのカオスが、システムパラメータや初期条件を微調整することなく、非ガウス交絡スピンボソン状態の迅速な生成を可能にするかを検討する。
しかし、これらの状態の複雑さは、標準プロトコルによる量子強調センシングのユーティリティをアンロックするためには、複雑な、または通常アクセス不能な可観測物の測定が必要であることを意味している。
この課題に対処するため、スピン測定のみを用いて、大域スピン回転やボソニックディプレッションの準最適量子化メトロジーを実装可能な、インタラクションベースの読み出しに基づくセンシングスキームを開発した。
提案手法は, 技術的ノイズや不完全性に対して堅牢であり, トラップイオンやキャビティQED実験などの現在の量子科学プラットフォームにおいて, カオス力学によって生じる複雑な絡み合った状態を利用する新たな機会を開く。
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