論文の概要: Quantum metrology of a structured reservoir

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.16261v1
• Date: Thu, 20 Mar 2025 15:56:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-21 19:01:23.546465
• Title: Quantum metrology of a structured reservoir
• Title（参考訳）: 構造貯水池の量子気象学
• Authors: Youssef Aiache, Asghar Ullah, Özgür E. Müstecaplıoğlu, Abderrahim El Allati,
• Abstract要約: 構造された貯水池の特性を正確に特徴づけることは量子システムにおいて重要な課題である。 熱水浴としてモデル化されたアンシラキュービットとマルコフ環境からなる構造型貯水池に結合した2レベルシステム(キュービット)をプローブとして使用した。 本稿では、量子フィッシャー情報(QFI)を用いてパラメータ推定の精度を定量化し、過渡状態と定常状態の両方で系の力学を解析する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Accurately characterizing the properties of structured reservoirs is a key challenge in quantum systems and is of great importance for advances in quantum metrology and sensing. In this work, we employ a two-level system (qubit) as a probe, which is coupled to a structured reservoir consisting of an ancilla qubit and a Markovian environment modeled as a thermal bath. By exploiting non-Markovian dynamics, we systematically investigate the effectiveness of different interaction types between the probe and ancilla for estimating critical parameters, including temperature, ancilla frequency, and system-bath coupling strength. We quantify the precision of parameter estimation using quantum Fisher information (QFI) and analyze the system dynamics in both transient and steady-state regimes. Our findings demonstrate that non-Markovianity substantially enhances parameter estimation in the transient regime, with specific interactions facilitating sustained information backflow and yielding higher QFI values. However, the performance of these interactions is contingent on the parameter under estimation and the operational regime. For instance, certain interactions become prominent in the transient regime but exhibit diminished utility in the steady state, whereas others maintain their effectiveness even at equilibrium. These results stress the importance of judiciously selecting interactions adapted to specific estimation objectives and operational regimes.
• Abstract（参考訳）: 構造化貯水池の特性を正確に特徴づけることは、量子システムにおいて重要な課題であり、量子力学とセンシングの進歩において非常に重要である。 本研究では,熱水浴としてモデル化されたアンシラキュービットとマルコフ環境からなる構造貯水池に結合した2レベルシステム(キュービット)をプローブとして採用する。 非マルコフ力学を利用して, 温度, アンシラ周波数, システムバス結合強度などの臨界パラメータを推定するために, プローブとアンシラの異なる相互作用型の有効性を系統的に検討した。 本稿では、量子フィッシャー情報(QFI)を用いてパラメータ推定の精度を定量化し、過渡状態と定常状態の両方で系の力学を解析する。 その結果,非マルコビアン性は,持続的情報バックフローの促進と高いQFI値の獲得に寄与する特定の相互作用により,過渡的状態におけるパラメータ推定を著しく向上させることが示唆された。 しかし、これらの相互作用の性能は、推定中のパラメータと運用体制に基づいて決定される。 例えば、ある相互作用は過渡的な状態において顕著になるが、定常状態において実用性が低下する一方、他の相互作用は平衡状態でも有効性を維持する。 これらの結果は、特定の推定目標や運用体制に適応した相互作用を司法的に選択することの重要性を強調している。

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