論文の概要: Coherence-Mediated Quantum Thermometry in a Hybrid Circuit-QED Architecture

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.16318v1
• Date: Sat, 18 Oct 2025 03:06:40 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-25 00:56:38.942216
• Title: Coherence-Mediated Quantum Thermometry in a Hybrid Circuit-QED Architecture
• Title（参考訳）: ハイブリッド回路QEDアーキテクチャにおけるコヒーレンス媒介量子温度測定
• Authors: Shaojiang Zhu, Xinyuan You, Alexander Romanenko, Anna Grassellino,
• Abstract要約: 超伝導量子ビットが2つのボソニックモードに分散結合されたハイブリッド回路量子力学アーキテクチャを解析する。 クビットはプローブモードの敏感な読み出しとして機能し、熱とコヒーレント光子数の変動の干渉を測定可能な劣化にマッピングする。 クビットコヒーレンスエンベロープの解析式を導出し、温度推定のために量子フィッシャー情報を計算し、コヒーレント参照の存在がクビットの感度を熱光子占有率の小さな変化に増幅することを数値的に示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 39.391428786947685
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Quantum thermometry plays a critical role in the development of low-temperature sensors and quantum information platforms. In this work, we propose and theoretically analyze a hybrid circuit quantum electrodynamics architecture in which a superconducting qubit is dispersively coupled to two distinct bosonic modes: one initialized in a weak coherent state and the other coupled to a thermal environment. We show that the qubit serves as a sensitive readout of the probe mode, mapping the interference between thermal and coherent photon-number fluctuations onto measurable dephasing. This mechanism enables enhanced sensitivity to sub-millikelvin thermal energy fluctuations through Ramsey interferometry. We derive analytic expressions for the qubit coherence envelope, compute the quantum Fisher information for temperature estimation, and demonstrate numerically that the presence of a coherent reference amplifies the qubit's sensitivity to small changes in thermal photon occupancy. Our results establish a new paradigm for quantum-enhanced thermometry and provide a scalable platform for future calorimetric sensing in high-energy physics and quantum metrology.
• Abstract（参考訳）: 量子温度測定は低温センサーや量子情報プラットフォームの開発において重要な役割を果たしている。 本研究では,超伝導量子ビットが2つの異なるボソニックモードに分散結合されたハイブリッド回路量子力学アーキテクチャを提案し,理論的に解析する。 クビットはプローブモードの敏感な読み出しとして機能し、熱とコヒーレント光子数の変動の干渉を測定可能な劣化にマッピングする。 この機構により、ラムゼー干渉計によるサブミルマチルビンの熱エネルギー変動に対する感度を高めることができる。 クビットコヒーレンスエンベロープの解析式を導出し、温度推定のために量子フィッシャー情報を計算し、コヒーレント参照の存在が熱光子占有率の小さな変化に対するクビットの感度を増幅することを数値的に示す。 本研究は,高エネルギー物理および量子気象学における将来の熱量測定のためのスケーラブルなプラットフォームとして,量子熱量測定の新しいパラダイムを確立した。

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