論文の概要: Quantum thermometric sensing: Local vs. Remote approaches

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.16628v1
• Date: Sat, 18 Oct 2025 19:56:09 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-25 00:56:39.071399
• Title: Quantum thermometric sensing: Local vs. Remote approaches
• Title（参考訳）: 量子温度センサ:ローカル対リモートアプローチ
• Authors: Seyed Mohammad Hosseiny, Abolfazl Pourhashemi Khabisi, Jamileh Seyed-Yazdi, Milad Norouzi, Somayyeh Ghorbani, Asad Ali, Saif Al-Kuwari,
• Abstract要約: 量子温度測定は、量子推定理論から導かれる基本的な精度境界に重点を置いて研究される。 提案したセンシングプラットフォームは、コンデンサを介して結合された2つの異なる量子ビットで構成され、熱環境下で量子振動を誘発する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8619139771027764
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Quantum thermometry leveraging quantum sensors is investigated with an emphasis on fundamental precision bounds derived from quantum estimation theory. The proposed sensing platform consists of two dissimilar qubits coupled via capacitor, which induce quantum oscillations in the presence of a thermal environment. Thermal equilibrium states are modeled using the Gibbs distribution. The precision limits are assessed through the Quantum Fisher Information (QFI) and the Hilbert-Schmidt Speed (HSS), serving as stringent criteria for sensor sensitivity. Systematic analysis of the dependence of QFI and HSS on tunable parameters -such as qubit energies and coupling strengths- provides optimization pathways for maximizing temperature sensitivity. Furthermore, we explore two distinct quantum thermometry paradigms: (I) local temperature estimation directly performed by Alice, who possesses the quantum sensor interfacing with the thermal bath, and (II) remote temperature estimation conducted by Bob, facilitated via quantum teleportation. In the latter scenario, temperature information encoded in the qubit state is transmitted through a single-qubit quantum thermal teleportation protocol. Our findings indicate that direct measurement yields superior sensitivity compared to remote estimation, primarily due to the inherent advantage of direct sensor-environment interaction. The analysis reveals that increasing Josephson energies diminishes sensor sensitivity, whereas augmenting the mutual coupling strength between the qubits enhances it.
• Abstract（参考訳）: 量子センサを利用した量子温度測定は、量子推定理論から導かれる基本精度境界に重点を置いて研究される。 提案したセンシングプラットフォームは、コンデンサを介して結合された2つの異なる量子ビットで構成され、熱環境下で量子振動を誘発する。 熱平衡状態はギブス分布を用いてモデル化される。 精度の限界はQuantum Fisher Information (QFI)とHilbert-Schmidt Speed (HSS)を通じて評価され、センサー感度の厳しい基準として機能する。 量子ビットエネルギーや結合強度などの可変パラメータへのQFIとHSSの依存性の体系的解析は、温度感度を最大化する最適化経路を提供する。 さらに, (I) 熱浴と対面する量子センサを持つアリスが直接行う局所温度推定と, (II) ボブが行った遠隔温度推定は, 量子テレポーテーションによって促進される。 後者のシナリオでは、量子ビット状態に符号化された温度情報は、単一量子熱テレポーテーションプロトコルを介して送信される。 直接測定は, 直接センサと環境の相互作用を生かして, リモート推定よりも優れた感度が得られることが示唆された。 分析の結果、ジョセフソンエネルギーの増加はセンサー感度を低下させる一方、量子ビット間の相互結合強度を増大させる。

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