論文の概要: Fundamental Scaling Limit in Critical Quantum Metrology
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.19003v1
- Date: Mon, 23 Jun 2025 18:01:58 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-25 19:48:23.330725
- Title: Fundamental Scaling Limit in Critical Quantum Metrology
- Title(参考訳): 臨界量子メトロロジーにおける基本的なスケーリング限界
- Authors: Ju-Yeon Gyhm, Hyukjoon Kwon, Myung-Joong Hwang,
- Abstract要約: 系の位相空間軌跡の巻線数は、量子フィッシャー情報のスケーリング境界を決定する。
量子フィッシャー情報の指数的スケーリングが得られ、そのためには総進化時間で巻数を増やす必要があることを実証する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 3.9482012852779085
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Critical quantum metrology aims to harness critical properties near quantum phase transitions to enhance parameter estimation precision. However, critical slowing down inherently limits the achievable precision within a finite evolution time. To address this challenge, we establish a fundamental scaling limit of critical quantum metrology with respect to the total evolution time. We find that the winding number of the system's phase space trajectory determines the scaling bound of quantum Fisher information. Furthermore, we demonstrate that the exponential scaling of the quantum Fisher information can be obtained, and for this, it is necessary to increase the winding number by the total evolution time. We explicitly construct a time-dependent control to achieve optimal scaling from a simple on-off scheme depending on the system's phase and discuss its topological nature. We highlight that such an exponential scaling of quantum Fisher information remains valid even without reaching the critical point and in the presence of thermal dissipation, albeit with a decreased exponent.
- Abstract(参考訳): 臨界量子気象学は、パラメータ推定精度を高めるために、量子相転移付近の臨界特性を活用することを目的としている。
しかし、臨界減速は本質的には有限進化時間内で達成可能な精度を制限する。
この課題に対処するため、我々は、進化の総時間に関して、臨界量子量論の基本的なスケーリング限界を確立する。
系の位相空間軌跡の巻線数は、量子フィッシャー情報のスケーリング境界を決定する。
さらに、量子フィッシャー情報の指数的スケーリングが得られ、そのためには総進化時間で巻数を増やす必要があることを実証する。
システムの位相に依存する単純なオンオフスキームから最適なスケーリングを実現するために,時間依存制御を明示的に構築し,そのトポロジ的性質について議論する。
臨界点に到達せず、熱散逸の存在下でも、指数関数が減少しているにもかかわらず、このような指数関数的な量子フィッシャー情報のスケーリングが有効であることを強調した。
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