論文の概要: Entanglement-enhanced AC magnetometry in the presence of Markovian noises
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.21699v1
- Date: Tue, 29 Oct 2024 03:28:37 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-30 13:38:56.686612
- Title: Entanglement-enhanced AC magnetometry in the presence of Markovian noises
- Title（参考訳）: マルコフノイズの存在下でのエンタングルメント強化交流磁力計
- Authors: Thanaporn Sichanugrist, Hajime Fukuda, Takeo Moroi, Kazunori Nakayama, So Chigusa, Norikazu Mizuochi, Masashi Hazumi, Yuichiro Matsuzaki,
- Abstract要約: 絡み合いは量子センサーの感度を向上させるための資源である。
本稿では,交流磁場検出における古典的戦略に対する絡み合いの利点を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Entanglement is a resource to improve the sensitivity of quantum sensors. In an ideal case, using an entangled state as a probe to detect target fields, we can beat the standard quantum limit by which all classical sensors are bounded. However, since entanglement is fragile against decoherence, it is unclear whether entanglement-enhanced metrology is useful in a noisy environment. Its benefit is indeed limited when estimating the amplitude of DC magnetic fields under the effect of parallel Markovian decoherence, where the noise operator is parallel to the target field. In this paper, on the contrary, we show an advantage to using an entanglement over the classical strategy under the effect of parallel Markovian decoherence when we try to detect AC magnetic fields. We consider a scenario to induce a Rabi oscillation of the qubits with the target AC magnetic fields. Although we can, in principle, estimate the amplitude of the AC magnetic fields from the Rabi oscillation, the signal becomes weak if the qubit frequency is significantly detuned from the frequency of the AC magnetic field. We show that, by using the GHZ states, we can significantly enhance the signal of the detuned Rabi oscillation even under the effect of parallel Markovian decoherence. Our method is based on the fact that the interaction time between the GHZ states and AC magnetic fields scales as $1/L$ to mitigate the decoherence effect where $L$ is the number of qubits, which contributes to improving the bandwidth of the detectable frequencies of the AC magnetic fields. Our results open up the way for new applications of entanglement-enhanced AC magnetometry.
- Abstract（参考訳）: 絡み合いは量子センサーの感度を向上させるための資源である。
理想的には、絡み合った状態をプローブとしてターゲットフィールドを検出することで、すべての古典的センサがバウンドされる標準的な量子限界を破ることができる。
しかし, 絡み合いは脱コヒーレンスに対して脆弱であるため, 絡み合いがノイズの多い環境において有用であるかどうかは不明である。
その利点は、目標磁場に平行なノイズ演算子であるマルコフデコヒーレンスの影響下で直流磁場の振幅を推定する場合に限られている。
本稿では,交流磁場検出における並列マルコフデコヒーレンスの影響下での古典的戦略に対する絡み合いの利点を示す。
我々は、ターゲットの交流磁場で量子ビットのラビ振動を誘発するシナリオを考察する。
原理的には、ラビ振動から交流磁場の振幅を推定できるが、周波数が交流磁場の周波数から著しくずれると信号は弱くなる。
我々は,GHZ状態を用いることで,並列マルコフデコヒーレンスの影響下においても,変形したラビ振動の信号を大幅に増強できることを示す。
本手法は,GHZ状態と交流磁場の相互作用時間が1/L$とスケールし,交流磁界の検出可能な周波数の帯域幅を改善するために,$L$がキュービット数である場合のデコヒーレンス効果を緩和するという事実に基づいている。
本研究は, エンタングルメント強化交流磁力計の新たな応用に向けての道を開くものである。
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