論文の概要: Exact steady state of quantum van der Pol oscillator: critical phenomena and enhanced metrology
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.03354v1
- Date: Wed, 04 Dec 2024 14:39:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-05 15:06:55.407310
- Title: Exact steady state of quantum van der Pol oscillator: critical phenomena and enhanced metrology
- Title（参考訳）: 量子ファンデルポル振動子の励起定常状態:臨界現象と拡張メロロジー
- Authors: Yaohua Li, Xuanchen Zhang, Yong-Chun Liu,
- Abstract要約: 定常状態特性の急激な変化を伴う散逸相転移に対応する閾値を示す。
臨界挙動と有限サイズ効果は解析的定常状態を通して研究される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.29260385019352086
- License:
- Abstract: Quantum criticality of open many-body systems has attracted lots of interest for emergent phenomena and universality. Here we present the exact steady state of the quantum van der Pol oscillator using the complex $P$-representation. We show the threshold corresponds to a dissipative phase transition with abrupt changes of steady-state properties and enhanced metrology. The critical behaviors and finite-size effects are investigated through the analytical steady state. Moreover, we obtain divergent quantum Fisher information (QFI) in the thermodynamic limit both at the critical point and in the time crystal phase, but only the QFI at the critical point approaches the Heisenberg limit. We further prove that the steady-state photon number is the optimized estimated observable with the largest signal-to-noise ratio. We show that the Heisenberg-limited metrology originates from the enhancement of both the variance and changing rate of the photon number. Our work reveals the underlying relation between the time crystal, dissipative phase transition, and enhanced metrology.
- Abstract（参考訳）: オープン多体系の量子臨界性は創発現象や普遍性に多くの関心を集めている。
ここでは、複素数$P$-表現を用いて量子ファンデルポル振動子の正確な定常状態を示す。
この閾値は, 定常特性の急激な変化とメタロジクスの強化を伴う散逸相転移に対応することを示す。
臨界挙動と有限サイズ効果は解析的定常状態を通して研究される。
さらに、臨界点と時間結晶相の両方で熱力学限界における分岐量子フィッシャー情報(QFI)を得るが、臨界点におけるQFIのみがハイゼンベルク極限に近づく。
さらに、定常光子数は、最大信号対雑音比で観測可能な最適化された推定値であることを示す。
ハイゼンベルクに制限されたメロロジーは、光子数のばらつきと変化率の増大に起因していることを示す。
本研究は, 時間結晶, 散逸相転移, 拡張メロロジーの基盤となる関係を明らかにする。
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