論文の概要: Heavy-tailed open quantum systems reveal long-lived and ultrasensitive coherence

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.22717v1
• Date: Sat, 28 Jun 2025 01:56:10 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-01 21:27:53.529728
• Title: Heavy-tailed open quantum systems reveal long-lived and ultrasensitive coherence
• Title（参考訳）: 重い尾を持つオープン量子系は長寿命で超高感度なコヒーレンスを示す
• Authors: Sunkyu Yu, Xianji Piao, Namkyoo Park,
• Abstract要約: 中心極限定理を超えるランダム開量子系について検討する。 長寿命かつ超高感度な量子コヒーレンスは、中心極限定理に基づく予測と比較して2桁の高次性を示すことを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Understanding random open quantum systems is critical for characterizing the performance of large-scale quantum devices and exploring macroscopic quantum phenomena. Various features in these systems, including spectral distributions, gap scaling, and decoherence, have been examined by modelling randomness under the central limit theorem. Here, we investigate random open quantum systems beyond the central limit theorem, focusing on heavy-tailed system-environment interactions. By extending the Ginibre unitary ensemble, we model system-environment interactions to exhibit a continuous transition from light-tailed to heavy-tailed distributions. This generalized configuration reveals unique properties-gapless spectra, Pareto principle governing dissipation, orthogonalization, and quasi-degeneracies-all linked to the violation of the central limit theorem. The synergy of these features challenges the common belief-the tradeoff between stability and sensitivity-through the emergence of long-lived and ultrasensitive quantum coherences that exhibit an enhancement of two orders of magnitude compared to predictions under the central limit theorem. The result, which is based on heavy-tailedness of open quantum systems, provides highly desirable platforms for quantum sensing applications.
• Abstract（参考訳）: ランダムなオープン量子システムを理解することは、大規模量子デバイスの性能を特徴づけ、マクロな量子現象を探求するために重要である。 これらのシステムにおけるスペクトル分布、ギャップスケーリング、デコヒーレンスといった様々な特徴は、中心極限定理の下でランダム性をモデル化することによって検討されている。 ここでは,中心極限定理を超えるランダムな開量子系について検討し,重み付きシステム環境相互作用に着目した。 Ginibreユニタリアンサンブルを拡張することにより、システム環境相互作用をモデル化し、光尾分布から重尾分布への連続的な遷移を示す。 この一般化された構成は、一意の性質のないスペクトル、散逸、直交化、準退化を規定するパレートの原理、全て中央極限定理の違反に結びついている。 これらの特徴の相乗効果は、安定性と感度のトレードオフ-長寿命で超感度の量子コヒーレンス(英語版)の出現を通じて、中心極限定理の下での予測よりも2桁の高次性を示すという共通の信念に挑戦する。 この結果は、オープン量子システムの重細度に基づいており、量子センシングアプリケーションにとって非常に望ましいプラットフォームを提供する。

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