論文の概要: Discrete time crystal for periodic-field sensing with quantum-enhanced precision

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.04991v1
• Date: Thu, 08 May 2025 06:53:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-09 21:43:49.77733
• Title: Discrete time crystal for periodic-field sensing with quantum-enhanced precision
• Title（参考訳）: 量子強調精度による周期場検出のための離散時間結晶
• Authors: Rozhin Yousefjani, Saif Al-Kuwari, Abolfazl Bayat,
• Abstract要約: 本研究では、障害のない離散時間結晶プローブが、周期場を検知する最終的な達成可能な精度に達することを示す。 光学格子における超低温原子におけるプロトコルの実装を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Sensing periodic-fields using quantum sensors has been an active field of research. In many of these scenarios, the quantum state of the probe is flipped regularly by the application of ${\pi}$-pulses to accumulate information about the target periodic-field. The emergence of a discrete time crystalline phase, as a nonequilibrium phase of matter, naturally provides oscillations in a many-body system with an inherent controllable frequency. They benefit from long coherence time and robustness against imperfections, which makes them excellent potential quantum sensors. In this paper, through theoretical and numerical analysis, we show that a disorder-free discrete time crystal probe can reach the ultimate achievable precision for sensing a periodic-field. As the amplitude of the periodic-field increases, the discrete time crystalline order diminishes, and the performance of the probe decreases remarkably. Nevertheless, the obtained quantum enhancement in the discrete time crystal phase shows robustness against different imperfections in the protocol. Finally, we propose the implementation of our protocol in ultra-cold atoms in optical lattices.
• Abstract（参考訳）: 量子センサを用いた周期場検出は研究の活発な分野である。 これらのシナリオの多くにおいて、プローブの量子状態は、ターゲットの周期場に関する情報を蓄積するために${\pi}$-pulsesを適用することで定期的に反転する。 離散時間結晶相の出現は、物質の非平衡相として、本質的に制御可能な周波数を持つ多体系において自然に振動を与える。 長いコヒーレンス時間と不完全性に対する堅牢さの恩恵を受けており、量子センサーとして優れている。 本稿では, 理論的, 数値解析により, 乱れのない離散時間結晶プローブが, 周期場を検知する最終的な達成可能な精度に達することを示す。 周期場の振幅が大きくなるにつれて、離散時間結晶秩序は減少し、プローブの性能は著しく低下する。 それでも、離散時間結晶相における得られた量子増強は、プロトコルの異なる不完全性に対して堅牢性を示す。 最後に,光学格子における超低温原子におけるプロトコルの実装を提案する。

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