論文の概要: Nonlinear Quantum Sensing with a Frustrated Kitaev Trimer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.10418v1
• Date: Mon, 14 Jul 2025 16:00:50 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-15 18:48:25.363533
• Title: Nonlinear Quantum Sensing with a Frustrated Kitaev Trimer
• Title（参考訳）: フラストレーションされたキタエフトリマーを用いた非線形量子センシング
• Authors: C. Huerta Alderete, Anubhav Kumar Srivastava, Andrew T. Sornborger,
• Abstract要約: フラストレーション付き3スピン系(北エフトリマー)に基づくラムゼー干渉型量子センサの応答について検討する。 ゼロ平均信号に対するセンサの応答は、閾値以下で$|vecb| b_mathrmth$, センサは信号に応答しないことを示す。 このような検出器は、ノイズ閾値以上の信号検出のためのスタンドアローンユニットと、量子バブルチャンバーに似た2次元または3次元アレイの両方に有用である。
• 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 the response of a Ramsey interferometric quantum sensor based on a frustrated, three-spin system (a Kitaev trimer) to a classical time-dependent field (signal). The system eigenspectrum is symmetric about a critical point, $|\vec{b}| = 0$, with four of the spectral components varying approximately linearly with the magnetic field and four exhibiting a nonlinear dependence. Under the adiabatic approximation and for appropriate initial states, we show that the sensor's response to a zero-mean signal is such that below a threshold, $|\vec{b}| < b_\mathrm{th}$, the sensor does not respond to the signal, whereas above the threshold, the sensor acts as a detector that the signal has occurred. This thresholded response is approximately omnidirectional. Moreover, when deployed in an entangled multisensor configuration, the sensor achieves sensitivity at the Heisenberg limit. Such detectors could be useful both as standalone units for signal detection above a noise threshold and in two- or three-dimensional arrays, analogous to a quantum bubble chamber, for applications such as particle track detection and long-baseline telescopy.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,古典的時間依存場(信号)に対するフラストレーション付き3スピン系(北エフトリマー)に基づくラムゼー干渉型量子センサの応答について検討する。 系固有スペクトルは臨界点について対称であり、$|\vec{b}| = 0$ であり、4つのスペクトル成分は磁場とほぼ線形に変化し、4つは非線形依存を示す。 アディバティック近似と適切な初期状態の下では、ゼロ平均信号に対するセンサの応答が閾値以下であることを示す:$|\vec{b}| < b_\mathrm{th}$, センサは信号に反応しないが、しきい値以上では、センサは信号の発生を検知する。 このしきい値の応答は、ほぼ全方位である。 さらに、絡み合ったマルチセンサ構成で展開すると、センサーはハイゼンベルク限界での感度を達成する。 このような検出器は、ノイズ閾値以上の信号検出のためのスタンドアローンユニットと、量子バブルチャンバーに似た2次元または3次元アレイの両方で、粒子トラック検出やロングベースライン・テレスコープなどの応用に有用である。

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