論文の概要: Symmetric Dicke States as Optimal Probes for Wave-Like Dark Matter
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.14821v1
- Date: Tue, 16 Dec 2025 19:00:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-18 17:06:26.751453
- Title: Symmetric Dicke States as Optimal Probes for Wave-Like Dark Matter
- Title（参考訳）: 波状暗黒物質に対する最適プローブとしての対称ディック状態
- Authors: Ping He, Jing Shu, Bin Xu, Jincheng Xu,
- Abstract要約: 我々は、波状ダークマター場を分散センシングするための最適量子プローブとして、対称ディック状態を特定する。
アンサンブル平均量子メタロジカルフレームワーク内では、$N_d$センサー付き短基線アレイに対するFisher情報を最大化し、堅牢な$N_d2$拡張を実現する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.949556653849817
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We identify symmetric Dicke states as the optimal quantum probes for distributed sensing of wave-like dark-matter fields. Within an ensemble-averaged quantum-metrological framework that incorporates the field's random phases and finite coherence, they maximize the Fisher information for short-baseline arrays with $N_d$ sensors and realize a robust $N_d^2$ enhancement. They also retain this collective advantage under amplitude-damping noise, whereas GHZ-type probes are highly fragile and rapidly lose their sensitivity once such noise is included. For two sensors at separations comparable to the dark-matter coherence length, the optimal entangled state acquires an additional spatial-correlation phase and outperforms both Dicke and independent probes. Our framework applies broadly to stochastic bosonic fields, including gravitational waves, and can be implemented with superconducting qubits, atomic ensembles, and NV centers.
- Abstract（参考訳）: 我々は、波状ダークマター場を分散センシングするための最適量子プローブとして、対称ディック状態を特定する。
場のランダム位相と有限コヒーレンスを組み込んだ平均量子メソジカルフレームワーク内では、$N_d$センサーでショートベースラインアレイのフィッシャー情報を最大化し、ロバストな$N_d^2$エンハンスメントを実現する。
また、振幅減衰ノイズ下では、この集団的優位性を維持する一方、GHZ型プローブは非常に脆弱で、そのようなノイズが入ればすぐに感度が低下する。
ダークマターのコヒーレンス長に匹敵する分離時の2つのセンサーに対して、最適絡み合った状態は、追加の空間相関フェーズを取得し、ディックと独立プローブの両方より優れる。
我々のフレームワークは、重力波を含む確率的ボゾン場に広く適用され、超伝導量子ビット、原子アンサンブル、NV中心で実装できる。
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