論文の概要: Harnessing Floquet dynamics for selective metrology in few-qubit systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.26942v1
• Date: Thu, 30 Oct 2025 18:56:24 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-03 17:52:15.897244
• Title: Harnessing Floquet dynamics for selective metrology in few-qubit systems
• Title（参考訳）: 数量子系における選択的距離論のための調和フロケダイナミクス
• Authors: Asghar Ullah, Hasan Mermer, Melih Özkurt, Igor Lesanovsky, Özgür E. Müstecaplıoğlu,
• Abstract要約: 周期的に駆動される量子システムは、高度に選択的なパラメータフィルタとして機能する。 横フィールドFloquet Isingモデルによって記述された有限サイズの3ビットシステムで,この能力を実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Periodically driven quantum systems can function as highly selective parameter filters. We demonstrate this capability in a finite-size, three-qubit system described by the transverse-field Floquet Ising model. In this system, we identify a period-doubling (PD) dynamical phase that exhibits a stark asymmetry in metrological sensitivity to the magnetic field applied on the qubits and to the coupling strength between the qubits. The PD phase originates from $\pi$-pairing, where the initial state exhibits strong overlap with $\pi$-paired Floquet eigenstates, leading to robust period-doubled dynamics and enhanced metrological sensitivity. The analysis of quantum Fisher information reveals that the PD regime significantly enhances precision for estimating the Ising interaction strength while simultaneously suppressing sensitivity to the transverse magnetic field. Conversely, non-PD regimes are optimal for sensing the transverse field. This filtering effect is robust for larger system sizes and is quantifiable using experimentally accessible observables, such as magnetization and two-qubit correlations, via the classical Fisher information. Our work shows that distinct dynamical regimes in finite-size Floquet systems can be harnessed for targeted quantum sensing.
• Abstract（参考訳）: 周期的に駆動される量子システムは、高度に選択的なパラメータフィルタとして機能する。 横フィールドFloquet Isingモデルによって記述された有限サイズの3ビットシステムで,この能力を実証する。 本システムでは, 量子ビットに印加された磁場と, 量子ビット間の結合強度に対して, 距離論的感度のスターク非対称性を示す周期共振(PD)動的位相を同定する。 PD相は$\pi$-pairingから始まり、初期状態は$\pi$-paired Floquet 固有状態と強い重なり合いを示し、頑健な周期倍のダイナミクスと拡張された気象感度をもたらす。 量子フィッシャー情報の解析により、PDレジームは、横磁場に対する感度を同時に抑制しながら、Ising相互作用強度を推定する精度を著しく向上することが明らかとなった。 逆に、非PD状態は横磁場を感知するのに最適である。 このフィルタリング効果は、より大きなシステムサイズに対して堅牢であり、古典的なフィッシャー情報を介して、磁化や2ビット相関などの実験的にアクセス可能な観測値を用いて定量化することができる。 我々の研究は、有限サイズのフロケ系における異なる力学状態が標的量子センシングに利用できることを示している。

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