論文の概要: Quantum Parameter Estimation for Detectors in Constantly Accelerated Motion
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.11016v3
- Date: Mon, 25 Aug 2025 05:49:48 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-26 14:31:50.542232
- Title: Quantum Parameter Estimation for Detectors in Constantly Accelerated Motion
- Title（参考訳）: 定加速度動作における検出器の量子パラメータ推定
- Authors: Han Wang, Jialin Zhang, Hongwei Yu,
- Abstract要約: 本研究では,量子フィッシャー情報(QFI)の動的特性を,加速度と初期状態の2種類のパラメータに対して解析する。
十分に大きな加速度を得るためには、有限の相互作用時間内で加速パラメータを推定する際に最適な精度が得られる。
トラジェクトリと比較すると、小さな加速度の場合、線形運動は$theta$に対して最も高いQFIが得られるのに対し、大きな加速度の場合、円運動は$theta$を推定するのに最適である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.256253632603322
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We analyze quantum parameter estimation by studying the dynamics of the quantum Fisher information (QFI) for two classes of parameters, acceleration and initial-state weight, in an Unruh-DeWitt detector undergoing four distinct noninertial motions: linear, cusped, catenary, and circular trajectories respectively. We assume that the detector is initialized in a pure superposition state with a weight parameter $\theta$ characterizing the probability of the detector occupying each state. Our results reveal that, over long evolution times, the QFI for the acceleration parameter converges to a nonnegative asymptotic value that depends sensitively on the trajectory, whereas the QFI for the weight parameter decays to zero as the system thermalizes. Importantly, for sufficiently large accelerations, one can attain the optimal precision in estimating the acceleration parameter within a finite interaction time, eliminating the need for infinitely long measurements. Comparing trajectories, we find that for small accelerations (relative to the detector's energy gap), linear motion yields the highest QFI for $\theta$, while for large accelerations, circular motion becomes optimal for estimating $\theta$. By contrast, circular motion offers the best precision for estimating acceleration itself in both the small- and large-acceleration regimes (the latter only at very long times). These contrasting behaviors of QFI across trajectories suggest a novel metrological protocol for inferring the underlying noninertial motion of a quantum probe.
- Abstract（参考訳）: 本研究では, 量子フィッシャー情報(QFI)の2種類のパラメータ, 加速度, 初期状態重みのダイナミクスを, 線形, カセット, カテナリー, 円軌道の4つの異なる非慣性運動を行うUnruh-DeWitt検出器を用いて解析した。
検出器は、各状態を占める検出器の確率を特徴づける重みパラメータ$\theta$で、純粋な重ね合わせ状態で初期化されていると仮定する。
その結果, 加速度パラメータのQFIは軌道に敏感に依存する非負の漸近値に収束するのに対し, 重みパラメータのQFIは系の熱量化とともに0に減衰することがわかった。
重要なことは、十分に大きな加速のために、有限の相互作用時間内で加速パラメータを推定する最適な精度を達成でき、無限に長い測定を行う必要がなくなることである。
軌跡と比較すると、(検出器のエネルギーギャップに関連して)小さな加速度の場合、線形運動は$\theta$に対して最も高いQFIが得られるのに対し、大きな加速度の場合、円運動は$\theta$を推定するのに最適である。
対照的に、円運動は、小加速度と大加速度の双方で加速を推定するのに最適な精度を提供する(後者は非常に長い時間のみ)。
これらの軌跡間のQFIの対照的な挙動は、量子プローブの基底となる非慣性運動を推測するための新しい気象学的プロトコルを示唆している。
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