論文の概要: Single-qubit probes for temperature estimation in the presence of collective baths

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.17197v1
• Date: Mon, 24 Feb 2025 14:30:58 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-25 15:53:34.323747
• Title: Single-qubit probes for temperature estimation in the presence of collective baths
• Title（参考訳）: 集合浴における温度推定のためのシングルキュービットプローブ
• Authors: Asghar Ullah, Marco Cattaneo, Özgür E. Müstecaplıoğlu,
• Abstract要約: 2つのキュービットの系を考えると、それぞれが共用浴に結合しながら、それぞれの浴に局所的に散布される。 一方のクビットは局所浴の温度を測定するプローブとして機能し、他方のクビットは共用浴によって媒介される相互作用を利用する。 このアプローチは、プローブをターゲット量子ビットまたはその局所環境に直接結合することなく、リモート温度センサを可能にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: We study the performance of single-qubit probes for temperature estimation in the presence of collective baths. We consider a system of two qubits, each locally dissipating into its own bath while being coupled to a common bath. In this setup, we investigate different scenarios for temperature estimation of both the common and local baths. First, we explore how the precision of a single-qubit probe for the temperature of the common bath may be enhanced by the collective effects generated by the bath itself, if the second qubit is in resonance with the probe. We also analyze how the presence of additional local baths on each qubit may jeopardize, or improve, this result. Next, we show that one qubit may serve as a probe to measure the temperature of the local bath, affecting the other qubit by exploiting their interaction mediated by the common bath. This approach enables remote temperature sensing without directly coupling the probe to the target qubit or its local environment, thereby minimizing potential disturbances and practical challenges. However, in the absence of a direct qubit-qubit coupling, this protocol works only for very high temperatures of the local bath whose temperature we aim at estimating. This being said, remote temperature sensing works for broader temperature regimes in the presence of a direct coupling between the qubits. Furthermore, we also investigate the impact of dephasing and the dynamics of quantum correlations in the model for remote temperature sensing.
• Abstract（参考訳）: 集合浴における温度推定のための単一キュービットプローブの性能について検討した。 2つのキュービットの系を考えると、それぞれが共用浴に結合しながら、それぞれの浴に局所的に散布される。 本研究では,各浴室の温度推定のシナリオについて検討した。 まず, 浴槽温度に対する単一キュービットプローブの精度が, 浴槽自体の集合的効果によって向上するかを, 第2キュービットがプローブと共鳴する場合に検討した。 また、各キュービットに追加の局所浴が存在すると、この結果が危うくなるか、改善されるかも分析する。 次に,1量子ビットが局所浴の温度を測定するプローブとして機能し,他の量子ビットに影響を及ぼすことを示す。 このアプローチにより、プローブをターゲット量子ビットまたはそのローカル環境に直接結合することなく、リモート温度検知が可能となり、潜在的な乱れや実用上の課題を最小限に抑えることができる。 しかし、直接量子ビット結合が存在しない場合、このプロトコルは、我々が推定する温度を目標とする局所浴の非常に高温でのみ機能する。 とはいえ、リモート温度センサーは、キュービット間の直接結合の存在下で、より広い温度状態に作用する。 さらに,遠隔温度センサモデルにおけるデファスティングの影響と量子相関のダイナミクスについても検討した。

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