論文の概要: Floquet-engineered decoherence-resilient protocols for wideband sensing beyond the linear standard quantum limit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.03010v1
• Date: Tue, 03 Jun 2025 15:50:34 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-04 21:47:35.82148
• Title: Floquet-engineered decoherence-resilient protocols for wideband sensing beyond the linear standard quantum limit
• Title（参考訳）: 線形標準量子極限を超えた広帯域センシングのためのフロケットエンジニアリングデコヒーレンスレジリエントプロトコル
• Authors: Hao Wu, Clayton Z. C. Ho, Grant D. Mitts, Joshua A. Rabinowitz, Eric R. Hudson,
• Abstract要約: 非古典的状態を用いることで、測定精度の標準量子限界を超える能力を示す。 サブハーモニック励起現象を用いて、標準量子限界以下の分解能で電場の周波数を測定することができることを示す。 この気象学的利得は長い時間スケールに持続し、究極的な精度を向上させる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.6764941281711376
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: A key advantage of quantum metrology is the ability to surpass the standard quantum limit for measurement precision through the use of non-classical states. However, there is typically little to no improvement in precision with the use of non-classical states for measurements whose duration exceeds the decoherence time of the underlying quantum states. Measurements aimed at the ultimate possible precision are thus performed almost exclusively with classical states and, therefore, are constrained by the standard quantum limit. Here, we demonstrate that by using the phenomenon of subharmonic excitation, in combination with a recently demonstrated technique of Raman excitation of a harmonic oscillator, the frequency of an electric field can be measured at a resolution below the standard quantum limit of the corresponding linear measurement. As the input states can be classical, this metrological gain persists to long timescales and improves the ultimate possible precision. While we demonstrate this technique using motional Raman subharmonic excitation of a single 40ca^+ ion through engineered Floquet states, this technique is expected to be extendable to other platforms, such as NV centers, solid-state qubits, and neutral atoms, where it can provide metrological gain for sensing across the radio frequency, microwave, and optical domains.
• Abstract（参考訳）: 量子力学の重要な利点は、古典的でない状態を用いることで、測定精度の標準量子限界を超えることができることである。 しかし、典型的には、基礎となる量子状態のデコヒーレンス時間を超える測定に古典的でない状態を用いることで精度が向上するはほとんど、あるいは全くない。 したがって、究極的に可能な精度を目標とする測定は、古典的状態にのみ適用され、したがって標準量子極限によって制限される。 ここでは,高調波発振器のラマン励起技術と組み合わせて,高調波励振器の周波数を,対応する線形測定の標準量子限界以下の分解能で測定できることを実証する。 入力状態が古典的であるため、この経験的利得は長い時間スケールに持続し、最終的な可能性精度を向上させる。 この技術は、Floquet状態による1つの40ca^+イオンの運動ラマンサブハーモニック励起を用いて実証するが、この技術はNV中心、固体量子ビット、中性原子などの他のプラットフォームにも拡張可能であり、無線周波数、マイクロ波、光ドメインを横断する覚醒効果をもたらすことが期待されている。

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