論文の概要: Entanglement-assisted multiparameter estimation with a solid-state quantum sensor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.14578v1
• Date: Tue, 20 May 2025 16:35:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-21 14:49:53.576557
• Title: Entanglement-assisted multiparameter estimation with a solid-state quantum sensor
• Title（参考訳）: 固体量子センサを用いた絡み合い支援多パラメータ推定
• Authors: Takuya Isogawa, Guoqing Wang, Boning Li, Zhiyao Hu, Shunsuke Nishimura, Ayumi Kanamoto, Haidong Yuan, Paola Cappellaro,
• Abstract要約: この研究は、基礎量子推定理論と実世界の量子センシングのギャップを埋めるものである。 広範に採用されている固体量子センサであるダイヤモンドの窒素空孔(NV)中心を用いたマルチパラメータ推定を実験的に実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.506378889619729
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum multiparameter estimation promises to extend quantum advantage to the simultaneous high-precision measurements of multiple physical quantities. However, realizing this capability in practical quantum sensors under realistic conditions remains challenging due to intrinsic system imperfections. Here, we experimentally demonstrate multiparameter estimation using a nitrogen-vacancy (NV) center in diamond, a widely adopted solid-state quantum sensor. Leveraging electronic-nuclear spin entanglement and optimized Bell state measurement at room temperature, we simultaneously estimate the amplitude, detuning, and phase of a microwave drive from a single measurement sequence. Despite practical constraints, our results achieve linear sensitivity scaling for all parameters with respect to interrogation time. This work bridges the gap between foundational quantum estimation theory and real-world quantum sensing, opening pathways toward enhanced multiparameter quantum sensors suitable for diverse scientific and technological applications.
• Abstract（参考訳）: 量子マルチパラメータ推定は、複数の物理量の同時高精度測定に量子優位性を拡張することを約束する。 しかし、現実的な条件下で現実的な量子センサーでこの機能を実現することは、本質的なシステム不完全性のため、依然として困難である。 ここでは、広く採用されている固体量子センサであるダイヤモンドの窒素空孔(NV)中心を用いたマルチパラメータ推定を実験的に実証する。 室温での電子核スピンの絡み合いとベル状態の測定を最適化し、単一測定シーケンスからマイクロ波駆動の振幅、変形、位相を同時に推定する。 実際の制約にもかかわらず, 質問時間に対する全てのパラメータに対する線形感度スケーリングを実現する。 この研究は、基礎量子推定理論と実世界の量子センシングのギャップを埋め、多様な科学的・技術的応用に適した拡張マルチパラメータ量子センサへの道を開く。

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