論文の概要: From dynamical to steady-state many-body metrology: Precision limits and their attainability with two-body interactions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.02754v1
• Date: Tue, 03 Dec 2024 19:00:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-05 15:07:05.776659
• Title: From dynamical to steady-state many-body metrology: Precision limits and their attainability with two-body interactions
• Title（参考訳）: 力学から定常多体距離論へ:二体相互作用による精度限界とその到達可能性
• Authors: Ricard Puig, Pavel Sekatski, Paolo Andrea Erdman, Paolo Abiuso, John Calsamiglia, Martí Perarnau-Llobet,
• Abstract要約: 多体プローブによる未知パラメータ$theta$の推定について検討する。 量子フィッシャー情報とそれに対応する最適相互作用ハミルトニアンのバウンダリについて述べる。 次に、相互作用するスピンを介して磁場の強さを推定し、相互作用するハミルトン多様体を導出する特定の問題に移行する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: We consider the estimation of an unknown parameter $\theta$ via a many-body probe. The probe is initially prepared in a product state and many-body interactions enhance its $\theta$-sensitivity during the dynamics and/or in the steady state. We present bounds on the Quantum Fisher Information, and corresponding optimal interacting Hamiltonians, for two paradigmatic scenarios for encoding $\theta$: (i) via unitary Hamiltonian dynamics (dynamical metrology), and (ii) in the Gibbs and diagonal ensembles (time-averaged dephased state), two ubiquitous steady states of many-body open dynamics. We then move to the specific problem of estimating the strength of a magnetic field via interacting spins and derive two-body interacting Hamiltonians that can approach the fundamental precision bounds. In this case, we additionally analyze the transient regime leading to the steady states and characterize tradeoffs between equilibration times and measurement precision. Overall, our results provide a comprehensive picture of the potential of many-body control in quantum sensing.
• Abstract（参考訳）: 多体プローブによる未知パラメータ$\theta$の推定について検討する。 プローブは最初は生成物状態に準備され、多体相互作用は動的および/または定常状態においてその$\theta$-sensitivityを高める。 我々は、$\theta$を符号化するための2つのパラダイムシナリオについて、量子フィッシャー情報とそれに対応する最適相互作用ハミルトン情報にバウンダリを提示する。 (i)ユニタリハミルトニアン力学(力学メロジ)、及び (ii) ギブズと対角アンサンブル(時間平均脱相状態)では、多体開力学の2つのユビキタスな定常状態が成立する。 次に、相互作用するスピンを介して磁場の強さを推定し、基本的な精度境界に近づくことができる2体相互作用するハミルトニアンを導出する特定の問題に移行する。 この場合、定常状態につながる過渡的な状態を分析し、平衡時間と測定精度のトレードオフを特徴付ける。 全体として、我々の結果は量子センシングにおける多体制御の可能性の全体像を提供する。

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