論文の概要: Exponentially-enhanced quantum sensing with many-body phase transitions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.11426v1
- Date: Tue, 15 Oct 2024 09:24:45 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-16 14:01:54.076398
- Title: Exponentially-enhanced quantum sensing with many-body phase transitions
- Title（参考訳）: 多体相転移を伴う指数的量子センシング
- Authors: Saubhik Sarkar, Abolfazl Bayat, Sougato Bose, Roopayan Ghosh,
- Abstract要約: 1次量子相転移を持つ系は、指数エネルギーギャップの閉包により、感度の指数的スケーリングを実際に達成できることを示す。
このスケーリングは, 状態調整中に適度なデコヒーレンスを持続し, 実験により最適に測定できることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Quantum sensors based on critical many-body systems are known to exhibit enhanced sensing capability. Such enhancements typically scale algebraically with the probe size. Going beyond algebraic advantage and reaching exponential scaling has remained elusive when all the resources, such as the preparation time, are taken into account. In this work, we show that systems with first order quantum phase transitions can indeed achieve exponential scaling of sensitivity, thanks to their exponential energy gap closing. Remarkably, even after considering the preparation time using local adiabatic driving, the exponential scaling is sustained. Our results are demonstrated through comprehensive analysis of three paradigmatic models exhibiting first order phase transitions, namely Grover, $p$-spin, and biclique models. We show that this scaling survives moderate decoherence during state preparation and also can be optimally measured in experimentally available basis.
- Abstract（参考訳）: 臨界多体系に基づく量子センサは、高機能なセンシング能力を示すことが知られている。
このような拡張は通常、プローブサイズとともに代数的にスケールする。
代数的優位性を超えて指数的スケーリングに達することは、準備時間などのすべての資源が考慮されるときに、依然として解明されている。
本研究では, 1次量子相転移を持つ系が, 指数エネルギーギャップの閉鎖により, 感度の指数的スケーリングを実現可能であることを示す。
特筆すべきは、局所断熱駆動による準備時間を考慮しても、指数的スケーリングが持続することである。
本結果は,Grover,$p$-spin,bicliqueモデルという,第1次相転移を示す3つのパラダイムモデルの包括的解析により得られた。
このスケーリングは, 状態調整中に適度なデコヒーレンスを持続し, 実験により最適に測定できることを示す。
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