論文の概要: Approaching the Limit in Multiparameter AC Magnetometry with Quantum Control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.17648v1
• Date: Thu, 19 Feb 2026 18:55:17 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-20 15:21:29.410532
• Title: Approaching the Limit in Multiparameter AC Magnetometry with Quantum Control
• Title（参考訳）: 量子制御による多パラメータ交流磁力計の限界へのアプローチ
• Authors: Takuya Isogawa, Zhiyao Hu, Ayumi Kanamoto, Nutdech Phadetsuwannukun, Shilin Wang, Shunsuke Nishimura, Boning Li, Liang Jiang, Zain H. Saleem, Guoqing Wang, Haidong Yuan, Paola Cappellaro,
• Abstract要約: 本稿では,交流磁場の振幅と周波数を推定する量子制御プロトコルを提案する。 特異点を除去するだけでなく、両方のパラメータに対する尋問時間とともに精度の最適スケーリングを同時に復元する。 本研究では, ダイヤモンド中の窒素空孔中心を室温で実験し, 両パラメータの最適スケーリングの同時実現を実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 22.22957615478987
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Simultaneously estimating multiple parameters at the ultimate limit is a central challenge in quantum metrology, often hindered by inherent incompatibilities in optimal estimation strategies. At its most extreme, this incompatibility culminates in a fundamental impossibility when the quantum Fisher information matrix (QFIM) becomes singular, rendering joint estimation unattainable. This is the case for a canonical problem: estimating the amplitude and frequency of an AC magnetic field, where the generators are parallel to each other. Here, we introduce a quantum control protocol that resolves this singularity. Our control protocol strategically engineers the sensor's time evolution so the generators for the two parameters become orthogonal. It not only removes the singularity but also restores the optimal scaling of precision with interrogation time for both parameters simultaneously. We experimentally validate this protocol using a nitrogen-vacancy center in diamond at room temperature, demonstrating the concurrent achievement of the optimal scaling for both parameters under realistic conditions.
• Abstract（参考訳）: 極限で複数のパラメータを同時に推定することは量子力学における中心的な課題であり、しばしば最適推定戦略における固有の不整合によって妨げられる。 最も極端なところでは、量子フィッシャー情報行列 (QFIM) が特異となると、この不整合性は基本的不整合性に終止符を打つ。 これは、発電機が互いに平行な交流磁場の振幅と周波数を推定する標準的な問題である。 本稿では,この特異点を解く量子制御プロトコルを提案する。 我々の制御プロトコルは、センサーの時間進化を戦略的に制御し、2つのパラメータのジェネレータが直交するようにします。 特異点を除去するだけでなく、両方のパラメータに対する尋問時間で精度の最適スケーリングを同時に復元する。 本研究では, ダイヤモンド中の窒素空孔中心を室内温度で実験し, 両パラメータの最適スケーリングを現実的な条件下で同時に達成できることを実証した。

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