論文の概要: Quantum thermometry with non-Gaussian states: From non-equilibrium speed to equilibrium precision

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.15458v2
• Date: Wed, 30 Jul 2025 14:56:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-31 14:05:51.37661
• Title: Quantum thermometry with non-Gaussian states: From non-equilibrium speed to equilibrium precision
• Title（参考訳）: 非ガウス状態の量子温度測定:非平衡速度から平衡精度へ
• Authors: Asghar Ullah, M. Tahir Naseem, Özgür E. Müstecaplıoğlu,
• Abstract要約: 単一モード初期状態と2モード状態を含む量子プローブを用いて温度推定を行う。 非平衡状態においては、単一モードの非ガウスプローブ状態が推定速度を大幅に向上させることができることを示す。 平衡状態下では, 単モード法よりも優れた2モード圧縮熱状態を用いて温度推定を行う。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We study temperature estimation using quantum probes, including single-mode initial states and two-mode states generated via stimulated parametric down-conversion in a nonlinear crystal at finite temperature. We explore both transient and equilibrium regimes and compare the performance of Gaussian and non-Gaussian probe states for temperature estimation. In the non-equilibrium regime, we show that single-mode non-Gaussian probe states - such as Fock, odd cat, and Gottesman-Kitaev-Preskill states - can significantly enhance the speed of estimation, particularly at short interaction times. In the two-mode setting, entangled states such as the two-mode squeezed vacuum, NOON state, and entangled cat state can enable access to temperature information at earlier times. In the equilibrium regime, we analyze temperature estimation using two-mode squeezed thermal states, which outperform single-mode strategies. We evaluate practical measurement strategies and find that energy-based observables yield optimal precision, population difference observables provide near-optimal precision, while quadrature-based measurements are suboptimal. The precision gain arises from squeezing, which suppresses fluctuations in the population difference.
• Abstract（参考訳）: 有限温度での非線形結晶における刺激パラメトリックダウンコンバージョンにより生成される1モード初期状態と2モード状態を含む量子プローブを用いた温度推定について検討した。 我々は、過渡状態と平衡状態の両方を探索し、ガウスプローブ状態と非ガウスプローブ状態のパフォーマンスを比較して温度推定を行う。 非平衡状態においては、フォック、奇猫、ゴッテマン・キタエフ・プレスキル状態のような単一モードの非ガウスプローブ状態は、特に短い相互作用時間において、推定の速度を著しく向上させることができることを示す。 二モード設定では、二モード圧縮真空、NOON状態、絡み合った猫状態などの絡み合った状態は、早期に温度情報にアクセスすることができる。 平衡状態下では, 単モード法よりも優れた2モード加圧熱状態を用いて温度推定を行う。 実測手法を評価し,エネルギーに基づく観測値が最適精度,人口差観測値が準最適であるのに対して,人口差観測値が準最適であることを示す。 精度の向上は、人口差の変動を抑制するスクイーズによって生じる。

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