論文の概要: Probing Sensitivity near a Quantum Exceptional Point using Waveguide Quantum Electrodynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.21554v1
- Date: Fri, 24 Oct 2025 15:13:18 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-28 09:00:15.519504
- Title: Probing Sensitivity near a Quantum Exceptional Point using Waveguide Quantum Electrodynamics
- Title（参考訳）: 導波管量子力学を用いた量子例外点近傍の感度推定
- Authors: Aziza Almanakly, Reouven Assouly, Harry Hanlim Kang, Michael Gingras, Bethany M. Niedzielski, Hannah Stickler, Mollie E. Schwartz, Kyle Serniak, Max Hays, Jeffrey A. Grover, William D. Oliver,
- Abstract要約: PT対称ハミルトニアンは例外点退化の出現によって興味を生んでいる。
例外点付近の急激なスペクトル応答のため、これらの系は精密量子センシングの候補として提案されている。
本研究は、量子増強センシングの候補として、例外点系の限界を解明する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3793559415247259
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Non-Hermitian Hamiltonians with complex eigenenergies are useful tools for describing the dynamics of open quantum systems. In particular, parity and time (\PT) symmetric Hamiltonians have generated interest due to the emergence of exceptional-point degeneracies, where both eigenenergies and eigenvectors coalesce as the energy spectrum transitions from real- to complex-valued. Because of the abrupt spectral response near exceptional points, such systems have been proposed as candidates for precision quantum sensing. In this work, we emulate a passive \PT~dimer using a two-mode, non-Hermitian system of superconducting qubits comprising one high-coherence qubit coupled to an intentionally lossy qubit via a tunable coupler. The loss is introduced by strongly coupling the qubit to a continuum of photonic modes in an open waveguide environment. Using both pulsed and continuous-wave measurements, we characterize the system dynamics near the exceptional point. We observe a behavior broadly consistent with an ideal passive \PT~dimer with some corrections due to the tunable coupler element. We extract the complex eigenenergies associated with the two modes and calculate the sensitivity as a function of the coupling strength. Confirming theoretical predictions, we observe no sensitivity enhancement near the quantum exceptional point. This study elucidates the limitations of exceptional-point systems as candidates for quantum-enhanced sensing.
- Abstract（参考訳）: 複素アイジネギーを持つ非エルミート的ハミルトニアン(英語版)は、開量子系の力学を記述するのに有用なツールである。
特に、パリティと時間(\PT)対称ハミルトニアンは、エネルギースペクトルが実値から複素値に遷移するにつれて、固有エネルギーと固有ベクトルの両方が結合する例外点の退化の出現によって興味を生んでいる。
例外点付近の急激なスペクトル応答のため、これらの系は精密量子センシングの候補として提案されている。
本研究では,高コヒーレンス量子ビット1個からなる超伝導量子ビットの2モード非エルミタン系を,チューナブルカップラを介して意図的損失量子ビットに結合したパッシブ・PT~ダイマーをエミュレートする。
この損失は、開導波路環境において、クビットをフォトニックモードの連続体に強く結合することによって生じる。
パルス計測と連続波計測の両方を用いて、異常点付近の系の力学を特徴付ける。
我々は、調整可能なカプラ要素によりいくつかの補正を施した理想的パッシブ・PT~ダイマーと広範囲に整合した振る舞いを観察する。
2つのモードに関連付けられた複素エネルギーを抽出し、結合強度の関数として感度を算出する。
理論的予測を確証し、量子的例外点付近での感度向上を観測する。
本研究は、量子増強センシングの候補として、例外点系の限界を解明する。
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