論文の概要: Restoring Heisenberg-Limited Precision in Non-Markovian Open Quantum Systems via Dynamical Decoupling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.01917v1
• Date: Fri, 03 Jan 2025 17:37:15 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-06 15:11:22.540465
• Title: Restoring Heisenberg-Limited Precision in Non-Markovian Open Quantum Systems via Dynamical Decoupling
• Title（参考訳）: 動的デカップリングによる非マルコフ開量子系のハイゼンベルク限界精度の回復
• Authors: Bakmou Lahcen, Ke Zeng, Yu Jiang, Kok Chuan Tan,
• Abstract要約: 測定精度の究極の量子極限であるハイゼンベルクスケーリングは、非マルコフ雑音の下で量子メートル法で回復することができる。 我々は,減衰したJaynes-Cummingsモデルに適用し,メモリ効果を軽減し,複雑な非マルコフ環境における測定精度を維持する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.2150820030965725
• License:
• Abstract: Non-classical resources enable measurements to achieve a precision that exceeds the limits predicted by the central limit theorem. However, environmental noise arising from system-environment interactions severely limits the performance of such resources through decoherence. While significant progress has been made in mitigating Markovian noise, the extent to which non-Markovian noise can be mitigated remains poorly understood. We demonstrate that Heisenberg Scaling, the ultimate quantum limit on measurement precision, can be recovered in quantum metrology under non-Markovian noise by leveraging carefully designed Dynamical Decoupling Techniques. Importantly, our approach does not rely on assumptions of Markovian dynamics. By imposing appropriate conditions on the control Hamiltonian, we show that HS can be achieved irrespective of whether the noise is Markovian or non-Markovian. We also prove necessary and sufficient conditions for the existence of such control Hamiltonians. As an illustrative example, we apply our framework to the damped Jaynes-Cummings model, successfully mitigating memory effects and maintaining measurement precision in complex, non-Markovian environments. These findings highlight the power of quantum control to overcome decoherence challenges and enhance metrological performance in realistic, noisy quantum systems.
• Abstract（参考訳）: 非古典的資源は、中心極限定理によって予測される限界を超える精度を達成することができる。 しかし, システム環境相互作用から生じる環境騒音は, デコヒーレンスにより, それらの資源の性能を著しく制限する。 マルコフノイズの緩和には大きな進歩があったが、マルコフノイズを緩和できる範囲はいまだに理解されていない。 測定精度の究極の量子限界であるハイゼンベルクスケーリングは、慎重に設計された動的デカップリング技術を利用して、非マルコフ雑音下で量子メートル法で回復できることを実証した。 重要なことに、我々のアプローチはマルコフ力学の仮定に依存しない。 制御ハミルトニアンに適切な条件を課すことにより、ノイズがマルコフ的か非マルコフ的かに関わらず、HSが達成可能であることを示す。 また、このような支配的ハミルトニアンが存在するためには、必要かつ十分な条件も証明する。 実例として、減衰したJaynes-Cummingsモデルに適用し、メモリ効果を軽減し、複雑な非マルコフ環境における測定精度を維持する。 これらの知見は、現実的でノイズの多い量子システムにおいて、デコヒーレンスを克服し、気象性能を高める量子制御のパワーを強調している。

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