論文の概要: Toward Heisenberg Scaling in Non-Hermitian Metrology at the Quantum Regime

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.12579v1
• Date: Tue, 16 Sep 2025 02:13:37 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-17 17:50:52.838204
• Title: Toward Heisenberg Scaling in Non-Hermitian Metrology at the Quantum Regime
• Title（参考訳）: 量子レジームにおける非エルミタンメトロロジーのハイゼンベルクスケーリングに向けて
• Authors: Xinglei Yu, Xinzhi Zhao, Liangsheng Li, Xiao-Min Hu, Xiangmei Duan, Haidong Yuan, Chengjie Zhang,
• Abstract要約: 量子状態における非エルミート量子パラメータ推定の包括的研究について述べる。 一般のエルミート・ハミルトニアンに適用可能な量子フィッシャー情報(QFI)の簡潔な表現を導入する。 以上の結果から,Hermitianでない系がHeisenbergスケールを1/t$で達成し,t$が時間を表すという驚くべき可能性が示された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.4952786567436056
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Non-Hermitian quantum metrology, an emerging field at the intersection of quantum estimation and non-Hermitian physics, holds promise for revolutionizing precision measurement. Here, we present a comprehensive investigation of non-Hermitian quantum parameter estimation in the quantum regime, with a special focus on achieving Heisenberg scaling. We introduce a concise expression for the quantum Fisher information (QFI) that applies to general non-Hermitian Hamiltonians, enabling the analysis of estimation precision in these systems. Our findings unveil the remarkable potential of non-Hermitian systems to attain the Heisenberg scaling of $1/t$, where $t$ represents time. Moreover, we derive optimal measurement conditions based on the proposed QFI expression, demonstrating the attainment of the quantum Cram\'{e}r-Rao bound. By constructing non-unitary evolutions governed by two non-Hermitian Hamiltonians, one with parity-time symmetry and the other without specific symmetries, we experimentally validate our theoretical analysis. The experimental results affirm the realization of Heisenberg scaling in estimation precision, marking a substantial milestone in non-Hermitian quantum metrology.
• Abstract（参考訳）: 量子推定と非エルミート物理学の交わる分野である非エルミート量子距離論は、精度測定に革命をもたらすと約束している。 本稿では,量子状態における非エルミート量子パラメータ推定を包括的に検討し,ハイゼンベルクスケーリングの実現に焦点をあてる。 一般のエルミート・ハミルトニアンに適用される量子フィッシャー情報(QFI)の簡潔な表現を導入し,これらのシステムにおける推定精度の解析を可能にする。 以上の結果から,Hermitianでない系がHeisenbergスケールを1/t$で達成し,t$が時間を表すという驚くべき可能性を明らかにした。 さらに、提案したQFI式に基づいて最適測定条件を導出し、量子Cram\'{e}r-Rao境界の達成を実証する。 2つの非エルミート・ハミルトニアン、一方はパリティ時対称性を持ち、他方は特定の対称性を持たない非ユニタリ進化を構築することにより、我々の理論解析を実験的に検証した。 実験結果は、推定精度におけるハイゼンベルクのスケーリングの実現を裏付け、非エルミート量子メートル法における重要なマイルストーンとなった。

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