論文の概要: Upgrading Quantum Metrology by Combined Sensitivity Resources in Mixed Linear-Nonlinear Light-Matter Interactions with Bias Field
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.04466v1
- Date: Thu, 06 Feb 2025 19:27:03 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-10 14:56:18.971104
- Title: Upgrading Quantum Metrology by Combined Sensitivity Resources in Mixed Linear-Nonlinear Light-Matter Interactions with Bias Field
- Title（参考訳）: バイアス場との混合線形-非線形光-マター相互作用における複合感度資源による量子メトロロジーの高度化
- Authors: Zu-Jian Ying,
- Abstract要約: この研究は、バイアス場の存在下での線形および非線形光物質結合による混合相互作用が、様々な量子資源を提供することを示す。
これらの感度リソースを組み合わせれば、広く適用されているスクイージングリソースに対して、多くの順序でMPの上界をアップグレードできる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: The major goal of quantum metrology (QM) is to exploit the quantum resources to raise the measurement precision (MP) as high as possible. When the quantum resources such as squeezing has been widely explored, light-mater interaction systems set up a highly controllable platform applicable for QM in novel pursuit of high MP. However, critical QM by the conventional linear interaction is confronted with the restriction of low-frequency-limit condition and the detrimental problem of diverging preparation time of the probe state (PTPS). This work shows that mixed interactions by linear and nonlinear light-matter couplings in the presence of bias field can provide various quantum resources, including squeezing, degeneracy lifting, displacement and quantum phase transition. These resources manifest high sensitivity for QM as demonstrated by analytically obtained critical components or exponential behavior of quantum Fisher information. We find that these sensitivity resources can be combined to upgrade the upper bound of MP by many orders over the widely-applied squeezing resource. As further advantages, such an upgraded metrology protocol not only breaks the frequency-limit restrictions but also avoids the detrimental problem of diverging PTPS which were both encountered in linear interaction. Our work paves a way to exploit and combine all the resources in momentum, position and spin spaces to maximize the MP and expand the applicable conditions simultaneously.
- Abstract（参考訳）: 量子メートル法(QM)の主な目標は、量子資源を活用して測定精度(MP)を極力高くすることである。
スクイーズのような量子資源が広く研究されているとき、光機械相互作用システムは高MPの新たな追求において、QMに適用可能な高度に制御可能なプラットフォームを構築した。
しかし、従来の線形相互作用による臨界QMは、低周波限界条件の制約とプローブ状態(PTPS)の分岐時間の問題に直面する。
この研究は、バイアス場の存在下での線形および非線形光-マターカップリングによる混合相互作用は、スクイーズ、縮退昇降、変位、量子相転移などの様々な量子資源を提供できることを示した。
これらの資源は、分析的に得られた臨界成分や量子フィッシャー情報の指数的振る舞いによって示されるように、QMに対して高い感度を示す。
これらの感度リソースを組み合わせれば、広く適用されているスクイージングリソースに対して、多くの順序でMPの上界をアップグレードできる。
さらなる利点として、このようなアップグレードされたメトロジープロトコルは、周波数制限を破るだけでなく、線形相互作用で遭遇したPTPSの分散という有害な問題を回避している。
我々の研究は、MPを最大化し、適用可能な条件を同時に拡張するために、運動量、位置、スピン空間の全ての資源を活用、組み合わせる方法を提供する。
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