論文の概要: Timescales, Squeezing and Heisenberg Scalings in Many-Body Continuous Sensing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.04591v1
• Date: Wed, 07 May 2025 17:32:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-08 19:07:36.167764
• Title: Timescales, Squeezing and Heisenberg Scalings in Many-Body Continuous Sensing
• Title（参考訳）: マルチボディ連続センシングにおける時間スケール, スキーズ, ハイゼンベルクスケーリング
• Authors: Gideon Lee, Ron Belyansky, Liang Jiang, Aashish A. Clerk,
• Abstract要約: 有限時間環境量子フィッシャー情報(QFI)を最適化した連続センシングのための新しい指標を提案する。 この量はシステムサイズと統合時間の両方によって厳密に境界付けられており、ハイゼンベルクのスケーリングを正確に定式化することができる。 また, 高温超放射光センサと散逸スピンストレッサーの2つの多体連続センサを導入している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.7635061227370266
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The continuous monitoring of driven-dissipative systems offers new avenues for quantum advantage in metrology. This approach mixes temporal and spatial correlations in a manner distinct from traditional metrology, leading to ambiguities in how one identifies Heisenberg scalings (e.g.~standard asymptotic metrics like the sensitivity are not bounded by system size). Here, we propose a new metric for continuous sensing, the optimized finite-time environmental quantum Fisher information (QFI), that remedies the above issues by simultaneously treating time and system size as finite resources. In addition to having direct experimental relevance, this quantity is rigorously bounded by both system size and integration time, allowing for a precise formulation of Heisenberg scaling. We also introduce two many-body continuous sensors: the high-temperature superradiant sensor, and the dissipative spin squeezer. Both exhibit Heisenberg scaling of a collective magnetic field for multiple directions. The spin squeezed sensor has a striking advantage over previously studied many-body continuous sensors: the optimal measurement achieving the full QFI does not require the construction of a complex decoder system, but can be achieved using direct photodetection of the cavity output field.
• Abstract（参考訳）: 駆動散逸系の連続的なモニタリングは、メトロジーにおける量子優位性のための新しい道を提供する。 このアプローチは時間的相関と空間的相関を従来の気象学とは異なる方法で混合し、ハイゼンベルクのスケーリング(例えば、感度のような標準的な漸近的メトリクスはシステムサイズによって束縛されない)を特定する方法の曖昧さをもたらす。 本稿では、時間とシステムサイズを有限資源として同時に扱うことにより、上記の問題を修復する、連続センシングのための新しい指標、最適化された有限時間環境量子フィッシャー情報(QFI)を提案する。 直接の実験的な関連性に加えて、この量はシステムサイズと統合時間の両方によって厳密に拘束され、ハイゼンベルクスケーリングの正確な定式化が可能である。 また, 高温超放射光センサと散逸スピンストレッサーの2つの多体連続センサを導入している。 どちらも、複数の方向の集合磁場のハイゼンベルクスケーリングを示す。 スピン圧縮センサは、以前に研究された多体連続センサよりも顕著な利点がある:完全なQFIを達成するための最適な測定は、複雑なデコーダシステムの構築を必要としないが、キャビティ出力場の直接光検出によって達成できる。

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