論文の概要: Temperature-enhanced quantum sensing for the cutoff frequency of Ohmic environments

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.18686v1
• Date: Sun, 21 Dec 2025 10:47:06 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-23 18:54:32.457531
• Title: Temperature-enhanced quantum sensing for the cutoff frequency of Ohmic environments
• Title（参考訳）: 温度上昇型量子センシングによるオーミック環境の遮断周波数の推定
• Authors: Yuan Ji-Bing, Song Ya-Ju, Tang Shi-Qing, Wang Xin-Wen, Kuang Le-Man,
• Abstract要約: 劣化量子ビットの量子センシング性能をオーミック環境におけるプローブとして検討する。 スケール時間 $_c t$ の $mathcalQ$ の進化は $_c$ とは独立であることを示す。 スケールした温度を$T/_c$にすると$mathcalQ_textopt$が約2桁向上することがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We investigate the quantum sensing performance of a dephasing qubit as a probe in Ohmic environments, characterized by the coupling strength $η$, the Ohmicity parameter $s$, and the cutoff frequency $ω_c$ to be estimated. The performance is quantified by the dimensionless quantum signal-to-noise ratio $\mathcal{Q}$. We show that the evolution of $\mathcal{Q}$ with the scaled time $ω_c t$ is independent of $ω_c$, and peaks at an optimal time $t_{\text{opt}}$, yielding optimal sensitivity $\mathcal{Q}_{\text{opt}}$. We analyze how $\mathcal{Q}_{\text{opt}}$ depends on $η$, $s$ and the temperature $T$. Our results demonstrate that, for any Ohmic environment, provided that $ω_c t_{\text{opt}} \ll 1$, $\mathcal{Q}_{\text{opt}}$ always reaches the upper bound: $\mathcal{Q}_{\text{max}} = 0.648$ at zero temperature, and consistently attains $\mathcal{Q}_{\text{max}}/4$ at high temperatures. Remarkably, we find that increasing the scaled temperature $T/ω_c$ can enhance $\mathcal{Q}_{\text{opt}}$ by nearly two orders of magnitude compared to its zero-temperature counterpart for certain Ohmic environments. Our work reveals that temperature can serve as a resource to enhance sensing precision, as it accelerates the encoding of the cutoff frequency information into the probe state, thereby enabling optimal measurement within a short time window.
• Abstract（参考訳）: 提案手法は, 結合強度$η$, Ohmicityパラメータ$s$, カットオフ周波数$ω_c$が特徴である。 この性能は、次元のない量子信号対雑音比$\mathcal{Q}$で定量化される。 拡張時間 $ω_c t$ は $ω_c$ とは独立であり、最適時間 $t_{\text{opt}}$ でピークし、最適感度 $\mathcal{Q}_{\text{opt}}$ が得られることを示す。 $\mathcal{Q}_{\text{opt}}$が$η$、$s$、温度$T$に依存するかを分析する。 我々の結果は、任意のオーミック環境において、$ω_c t_{\text{opt}} \ll 1$, $\mathcal{Q}_{\text{opt}}$が常に上限に達することを証明している: $\mathcal{Q}_{\text{max}} = 0.648$ ゼロ温度で、常に$\mathcal{Q}_{\text{max}}/4$ に達する。 注目すべきことに、スケールした温度を$T/ω_c$にすると、Ohmic環境の0温度のそれと比較して、$\mathcal{Q}_{\text{opt}}$が2桁近く向上する可能性がある。 本研究は, 遮断周波数情報のプローブ状態への符号化を高速化し, 短時間の窓内での最適測定を可能にすることにより, センサ精度を高めるための資源として温度が有効であることを明らかにする。

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