論文の概要: Lieb-Mattis states for robust entangled differential phase sensing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.10151v1
- Date: Wed, 11 Jun 2025 20:11:45 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-13 15:37:22.430457
- Title: Lieb-Mattis states for robust entangled differential phase sensing
- Title（参考訳）: 強絡み微分位相検出のためのリーブ・マティス状態
- Authors: Raphael Kaubruegger, Diego Fallas Padilla, Athreya Shankar, Christoph Hotter, Sean R. Muleady, Jacob Bringewatt, Youcef Baamara, Erfan Abbasgholinejad, Alexey V. Gorshkov, Klaus Mølmer, James K. Thompson, Ana Maria Rey,
- Abstract要約: 絡み合った量子センサーは、標準的な量子限界を超えることができる。
差動信号推定のための2ノードエンタングルメント型量子センサネットワークを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Developing sensors with large particle numbers $N$ that can resolve subtle physical effects is a central goal in precision measurement science. Entangled quantum sensors can surpass the standard quantum limit (SQL), where the signal variance scales as $1/N$, and approach the Heisenberg limit (HL) with variance scaling as $1/N^2$. However, entangled states are typically more sensitive to noise, especially common-mode noise such as magnetic field fluctuations, control phase noise, or vibrations in atomic interferometers. We propose a two-node entanglement-enhanced quantum sensor network for differential signal estimation that intrinsically rejects common-mode noise while remaining robust against local, uncorrelated noise. This architecture enables sensitivities approaching the Heisenberg limit. We investigate two state preparation strategies: (i) unitary entanglement generation analogous to bosonic two-mode squeezing, yielding Heisenberg scaling; and (ii) dissipative preparation via collective emission into a shared cavity mode, offering a $\sqrt{N}$ improvement over the SQL. Numerical simulations confirm that both protocols remain effective under realistic conditions, supporting scalable quantum-enhanced sensing in the presence of dominant common-mode noise.
- Abstract（参考訳）: 微妙な物理効果を解消できる大型粒子数$N$のセンサーを開発することは、精密測定科学の中心的な目標である。
エンタングル量子センサは、信号分散が1/N$までスケールする標準量子極限(SQL)を超えることができ、分散スケーリングが1/N^2$であるハイゼンベルク極限(HL)に近づくことができる。
しかし、絡み合った状態は一般的にノイズ、特に磁場のゆらぎ、制御位相ノイズ、原子干渉計の振動などの一般的なモードノイズに敏感である。
本稿では,局所的・非相関的な雑音に対して頑健でありながら,本質的には共通モード雑音を拒否する2ノード量子センサネットワークを提案する。
このアーキテクチャは、ハイゼンベルク限界に近づく感性を可能にする。
我々は2つの国家準備戦略について検討する。
i) ハイゼンベルクスケーリングを生じるボソニック2モードスクイーズに類似したユニタリエンタングルメント生成
(ii)共有キャビティモードへの集合放出による散発的準備を行い、SQLに対して$\sqrt{N}$の改善を提供する。
数値シミュレーションにより、両方のプロトコルが現実的な条件下で有効であることを確認し、支配的な共通モードノイズの存在下でスケーラブルな量子強調センシングをサポートする。
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