論文の概要: Observation of criticality-enhanced quantum sensing in non-unitary quantum walks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.16133v1
- Date: Thu, 19 Jun 2025 08:37:40 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-23 19:00:04.999436
- Title: Observation of criticality-enhanced quantum sensing in non-unitary quantum walks
- Title（参考訳）: 非単位量子ウォークにおける臨界による量子センシングの観察
- Authors: Lei Xiao, Saubhik Sarkar, Kunkun Wang, Abolfazl Bayat, Peng Xue,
- Abstract要約: 非エルミートトポロジカルシステムにおいて、臨界性に富む量子感度を実験的に示す。
解析の結果,検出されたエンハンスメントは定常状態の挙動に直接的な影響があることが示唆された。
本実験では,量子臨界度と非エルミート物理学を応用して,量子強調感度を実現する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.641247012171534
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum physics with its unique features enables parameter estimation with precisions beyond the capability of classical sensors, a phenomenon known as quantum-enhanced sensing. Quantum criticality has been identified as a resource for achieving such an enhancement. Despite immense theoretical progress in characterizing criticality-enhanced sensing, experimental implementations of such systems have been extremely challenging. This is due to the complexity of ground-state preparation and the long time required to reach the steady state near the critical points. Here we experimentally demonstrate criticality-enhanced quantum sensitivity in a non-Hermitian topological system. Our photonic quantum walk setup supports two distinct topological phase transitions at which quantum-enhanced sensitivity is observed even at the transient times, where the system has not yet reached its steady state. Indeed, our theoretical analysis shows that the detected enhancement is a direct implication of the steady-state behavior. The merit of our setup is also captured through Bayesian inference which shows excellent estimation and precision. Our experiment showcases the leveraging of quantum criticality and non-Hermitian physics for achieving quantum-enhanced sensitivity.
- Abstract（参考訳）: 量子物理学のユニークな特徴は、古典的なセンサーの能力を超える精度でパラメーターの推定を可能にする。
量子臨界は、そのような拡張を達成するための資源として特定されている。
臨界感を特徴づける理論的な進歩にもかかわらず、そのようなシステムの実験的な実装は極めて困難である。
これは、地中準備の複雑さと臨界点付近の定常状態に到達するのに長い時間を要するためである。
ここでは、非エルミート位相系における臨界性強化量子感度を実験的に示す。
我々のフォトニック・量子ウォーク・セットアップは、系がまだ定常状態に達していない過渡期においても、量子強調感度が観測される2つの異なる位相相転移をサポートする。
実際、我々の理論的分析は、検出されたエンハンスメントが定常状態の振舞いの直接的な影響であることを示している。
また,提案手法の利点はベイズ推定によって把握され,推定精度と精度に優れていた。
本実験では,量子臨界度と非エルミート物理学を応用して,量子強調感度を実現する。
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