論文の概要: Discrete Time Crystal Sensing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.05625v1
• Date: Tue, 8 Oct 2024 02:21:04 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-11-01 17:38:51.402541
• Title: Discrete Time Crystal Sensing
• Title（参考訳）: 離散時間結晶センシング
• Authors: Leo Joon Il Moon, Paul M. Schindler, Ryan J. Smith, Emanuel Druga, Zhuo-Rui Zhang, Marin Bukov, Ashok Ajoy,
• Abstract要約: 前熱離散時間結晶(PDTCs)は、長距離秩序によって特徴づけられる物質の非平衡状態である。 PDTCは量子技術への応用を約束している。 時間変化(AC)磁界に対する周波数選択型量子センサを開発した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3769303106863454
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Prethermal discrete time crystals (PDTCs) are a nonequilibrium state of matter characterized by long-range spatiotemporal order, and exhibiting a subharmonic response stabilized by many-body interactions under periodic driving. The inherent robustness of time crystalline order to perturbations in the drive protocol makes DTCs promising for applications in quantum technologies. We exploit the susceptibility of PDTC order to deviations in its order parameter to devise highly frequency-selective quantum sensors for time-varying (AC) magnetic fields in a system of strongly-driven, dipolar-coupled 13C nuclear spins in diamond. Integrating a time-varying AC field into the PDTC allows us to exponentially increase its lifetime, measuring improvement of up to three orders of magnitude (44,204 cycles), and results in a strong resonant response in the time crystalline order parameter. The linewidth of our sensor is limited by the PDTC lifetime alone, as strong interspin interactions help stabilize DTC order. The sensor operates in the 0.5-50 kHz range - a blind spot for sensors based on atomic vapor or electronic spins - and attains a competitive sensitivity. PDTC sensors are resilient to errors in the drive protocol and sample inhomogeneities, and are agnostic to the macroscopic details of the physical platform: the underlying physical principle applies equally to superconducting qubits, neutral atoms, and trapped ions.
• Abstract（参考訳）: 前熱離散時間結晶(PDTCs)は、長周期時相秩序を特徴とする物質の非平衡状態であり、周期的駆動下での多体相互作用によって安定化されたサブハーモニック応答を示す。 駆動プロトコルにおける摂動に対する時間結晶秩序の固有のロバスト性により、DTCは量子技術への応用に期待できる。 ダイヤモンド中の強駆動型双極子結合型13C核スピン系における時間変化(AC)磁界に対する高周波数選択型量子センサを考案するために,PDTCの次数偏差に対するPDTCの感受性を利用する。 PDTCに時間変化の交流場を組み込むことで、その寿命を指数関数的に増加させ、最大3桁(44,204サイクル)の改善を計測し、時間結晶秩序パラメータの強い共鳴応答をもたらす。 我々のセンサーの直線幅はPDTCの寿命だけで制限されており、強いスピン間相互作用はDTCの順序を安定させる。 センサーは0.5-50kHzの範囲で動作し、原子蒸気や電子スピンに基づくセンサーの盲点であり、競争感度が向上する。 PDTCセンサーは、駆動プロトコルの誤差やサンプルの不均一性に耐性があり、物理プラットフォームのマクロ的な詳細に非依存である:基礎となる物理原理は超伝導量子ビット、中性原子、イオンの閉じ込めにも等しく適用される。

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