論文の概要: Near-Ultimate Quantum-Enhanced Sensitivity in Dissipative Critical Sensing with Partial Access

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.19606v1
• Date: Wed, 27 Aug 2025 06:43:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-28 19:07:41.523118
• Title: Near-Ultimate Quantum-Enhanced Sensitivity in Dissipative Critical Sensing with Partial Access
• Title（参考訳）: 部分的アクセスを伴う散逸的臨界センシングにおける最小量子増強感度
• Authors: Dingwei Zhao, Abolfazl Bayat, Victor Montenegro,
• Abstract要約: 量子プローブの全容量を利用するための2つの障害は、プローブの資源集約的な準備と洗練された測定の必要性である。 量子センサとして散逸性量子位相遷移を行うJaynes-Cummingsシステムについて検討する。 本研究では,フィールド状態のホモダイン検出とベイズ推定を組み合わせることで,システム全体の最終的な感度限界をほぼ飽和させることを示した。
• 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: Quantum sensors are powerful devices that exploit quantum effects to detect minute quantities with extremely high precision. Two obstacles to harnessing the full capacity of quantum probes are the resource-intensive preparation of the probe and the need for sophisticated measurements that typically require full access to the entire probe. Here, we address these challenges by investigating the driven Jaynes-Cummings system undergoing a dissipative quantum phase transition as a quantum sensor. We show that detuning the system off resonance significantly improves sensing performance by adequately selecting a preferred bistable state in phase space. Our dissipative sensor, independent of the initial probe preparation, exhibits a super-linear enhancement in sensitivity with respect to a specific sensing resource -- the strong-coupling regime ratio -- which manifests in both the full system and partial subsystem. Hence, quantum-enhanced sensitivity persists even when only partial system accessibility is available. Remarkably, we show that a homodyne detection of the field state, combined with Bayesian estimation, nearly saturates the ultimate sensitivity limit of the entire system.
• Abstract（参考訳）: 量子センサーは、量子効果を利用して極端に高精度な微小量の検出を行う強力なデバイスである。 量子プローブの全容量を利用するための2つの障害は、プローブの資源集約的な準備と、通常、全プローブへの完全なアクセスを必要とする洗練された測定の必要性である。 ここでは、量子センサとして散逸した量子位相遷移を行うJaynes-Cummingsシステムについて検討することにより、これらの課題に対処する。 本研究では, 位相空間において所望のバイスタブル状態を適切に選択することにより, システム外共振の変形により検知性能が大幅に向上することを示す。 我々の散逸センサーは、最初のプローブの準備とは無関係に、完全なシステムと部分的なサブシステムの両方に現れる特定のセンサーリソース(強い結合状態比)に対する感度の超直線的向上を示す。 したがって、量子増強感度は部分的なシステムアクセシビリティしか利用できない場合でも持続する。 顕著なことに、フィールド状態のホモダイン検出とベイズ推定が組み合わさって、システム全体の最終的な感度限界をほぼ飽和させることが示される。

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