論文の概要: Nonequilibrium thermometry via an ensemble of initially correlated qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.03471v1
• Date: Fri, 04 Jul 2025 10:49:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-08 15:46:34.744149
• Title: Nonequilibrium thermometry via an ensemble of initially correlated qubits
• Title（参考訳）: 初期相関量子ビットのアンサンブルによる非平衡温度測定
• Authors: Enrico Trombetti, Marco Pezzutto, Marco Malitesta, Stefano Gherardini,
• Abstract要約: 温度プローブとして働く量子ビットのアンサンブルは、マクロな熱浴と弱く結合される。 熱化の過渡期におけるQFI(Quantum Fisher Information)のピークを観測する。 量子相関の影響は、この研究の中心的な特徴として現れている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We investigate an nonequilibrium quantum thermometry protocol in which an ensemble of qubits, acting as temperature probes, is weakly coupled to a macroscopic thermal bath. The temperature of the bath, the parameter of interest, is encoded in the dissipator of a Markovian thermalization process. For some relevant initial states, we observe a peak in the Quantum Fisher Information (QFI) during the transient of the thermalization, indicating enhanced sensitivity in early-time dynamics. This effect becomes more pronounced at higher bath temperatures and is further enhanced when the qubits' initial state has a larger ground-state population. Our analysis shows that both local coherence in the probes' initial state and initial correlations among the probes contribute to the amplification of the peak in the QFI, thus improving the precision of the temperature estimation. The influence of quantum correlations emerges as a central feature of this work. Although the dynamics does not permit superlinear scaling of the QFI with the number of probes, we identify the most effective initial states for designing high-precision quantum sensors within this setting. We also provide concrete guidelines for experimental implementations.
• Abstract（参考訳）: 温度プローブとして機能する量子ビットのアンサンブルが、マクロな熱浴と弱結合している非平衡量子温度測定プロトコルについて検討する。 関心のパラメータである浴の温度はマルコフ熱化過程の散逸器に符号化される。 いくつかの関連する初期状態について、熱化の過渡期におけるQFI(Quantum Fisher Information)のピークを観測し、早期動的に感度が向上したことを示す。 この効果はより高い浴温度で顕著になり、キュービットの初期状態が基底状態の人口が大きいとさらに高められる。 解析の結果,プローブの初期状態における局所的コヒーレンスとプローブ間の初期相関がQFIのピークの増幅に寄与し,温度推定の精度が向上した。 量子相関の影響は、この研究の中心的な特徴として現れている。 このダイナミクスは、プローブ数でQFIの超線形スケーリングを許さないが、この設定で高精度な量子センサーを設計するための最も効果的な初期状態を特定する。 実験実施のための具体的なガイドラインも提供する。

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