論文の概要: Frequency shifts as a reflection of ground state squeezing and entanglement in two coupled harmonic oscillators
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.03687v1
- Date: Wed, 05 Nov 2025 18:13:46 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-06 18:19:32.51345
- Title: Frequency shifts as a reflection of ground state squeezing and entanglement in two coupled harmonic oscillators
- Title（参考訳）: 2つの結合高調波発振器における基底状態のスキューズと絡み合いの反射としての周波数シフト
- Authors: Safoura Mirkhalaf, Helmut Ritsch, Karol Gietka,
- Abstract要約: 2つの結合量子調和系で観測される特性周波数シフトは、非古典的相関とゼロ温度での基底状態の絡み合いの符号として機能することを示す。
この結果から,従来古典的と考えられていたシステム内における量子強調センシングへの新たな道が明らかにされた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: It is often argued that two coupled quantum harmonic oscillators, even when cooled to their ground state, display no inherently quantum features beyond quantized energy levels. Here, we challenge this view by showing that their classical observables can encode genuinely quantum features. In particular, we demonstrate that the characteristic frequency shifts observed in such systems act as a signature of non-classical correlations and ground-state entanglement at zero temperature, specifically two-mode squeezing between the uncoupled modes. From a complementary perspective, these two effects -- frequency shifts and squeezing -- represent the same underlying phenomenon expressed in different mode bases. What appears as a spectral renormalization in one description manifests as entanglement in another. These shifts therefore can serve as an entanglement witness accessible via standard frequency measurements. Furthermore, we show that this underlying squeezing, although not directly measurable, can be exploited to enhance the signal-to-noise ratio in precision frequency measurements of individual oscillators without requiring squeezed quantum noise. Our results uncover a new route to quantum-enhanced sensing within systems traditionally regarded as classical, offering fresh insight into how signatures of quantumness persist across the quantum-to-classical boundary.
- Abstract（参考訳）: 2つの結合した量子調和振動子は、基底状態に冷却されたとしても、本質的に量子化されたエネルギーレベルを超える量子的特徴は示さないとしばしば主張されている。
ここでは、古典的な可観測物が真に量子的特徴をエンコード可能であることを示すことによって、この見解に挑戦する。
特に,これらの系で観測される特性周波数シフトは,非古典的相関の符号として機能し,非古典的相関や非古典的温度における基底状態の絡み合い,特にアンカップリングモード間の2モードのスキューズとして機能することを示す。
相補的な観点では、これらの2つの効果(周波数シフトとスクイーズ)は、異なるモードベースで表されるのと同じ基礎的な現象を表している。
ある記述におけるスペクトル再正規化のように見えるものは、別の記述では絡み合いとして現れる。
これらのシフトは、標準周波数測定を通してアクセス可能な絡み合いの証人として機能する。
さらに、この基礎となるスクイージングは直接測定できないが、圧縮量子ノイズを必要とせず、個々の発振器の精度周波数測定における信号と雑音の比を高めることができることを示す。
我々の結果は、伝統的に古典的と見なされるシステム内で量子を増幅する新たな経路を発見し、量子性と古典的境界を越えて量子性のシグネチャがいかに持続するかを、新たな知見を提供する。
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