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

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.17197v2
• Date: Tue, 03 Jun 2025 14:02:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-05 04:22:50.523613
• 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。 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。 本研究では,コモンバスによって誘導されるラムシフトが,リモート温度センサの実現に重要な役割を担っていることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• 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 estimating the common bath temperature can be enhanced by collective effects arising from the shared bath itself, particularly when the second qubit is in resonance with the probe. Interestingly, we find that the presence of local baths on each qubit can either jeopardize or, if these baths are sufficiently cold, enhance this precision. Next, we demonstrate a remote temperature sensing scheme in which one qubit acts as a probe to estimate the temperature of a local bath affecting the other qubit, by leveraging their indirect interaction through 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. Notably, we show that the collective Lamb shift, induced by the common bath, plays a crucial role in enabling remote temperature sensing by generating qubit-qubit correlations, even in the case of non-interacting qubits.
• 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,共用浴温度を推定する単一キュービットプローブの精度を,共用浴自体から生じる集合効果,特に第2キュービットがプローブと共鳴する場合に向上させる方法について検討する。 興味深いことに、各キュービットの局所浴場の存在が危うくなるか、あるいはこれらの浴場が十分に冷えている場合、この精度を高めることができる。 次に,一方のキュービットが他方のキュービットに影響を及ぼす局所浴の温度を推定するためのプローブとして機能する遠隔温度検知方式を,共用浴による間接的相互作用を利用して示す。 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。 特に,コモンバスにより誘導されるラムシフトは,非相互作用量子ビットの場合においても,量子ビットと量子ビットの相関を発生させることによって遠隔温度センサを実現する上で重要な役割を担っていることを示す。

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