論文の概要: Butterfly Echo Protocol for Axis-Agnostic Heisenberg-Limited Metrology

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.23332v1
• Date: Thu, 26 Feb 2026 18:38:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-27 18:41:22.851024
• Title: Butterfly Echo Protocol for Axis-Agnostic Heisenberg-Limited Metrology
• Title（参考訳）: 軸非依存型ハイゼンベルク限界メトロロジーのためのバタフライエコープロトコル
• Authors: Jacob Bringewatt, Leon Zaporski, Matthew Radzihovsky, Jasmine Albert, Alexey V. Gorshkov, Vladan Vuletic, Gregory Bentsen,
• Abstract要約: 未知の軸付近の小さな回転を推定するための単発エコーベースのプロトコルを提案する。 我々は,このプロトコルが任意の回転軸に対してハイゼンベルクスケーリングを実現することを解析的に示す。 ハイゼンベルク感度を維持するための失語率の要件は厳しいが、短期的な実験では達成可能である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.039089069256361735
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The extreme sensitivity of chaotic systems to external perturbations makes them natural candidates for sensing applications. We propose a single-shot echo-based protocol for estimating small rotations about an unknown axis that leverages random symmetric probe states prepared via chaotic dynamics. In contrast to previous protocols for this axis-agnostic rotation sensing problem that depend on difficult-to-prepare anticoherent states, the random probe states used in our protocol can be prepared via constant-depth chaotic circuits composed of random one-axis twisting pulses. We demonstrate analytically that our protocol achieves Heisenberg scaling relative to an arbitrary rotation axis that need not be a priori known. We also investigate the effects of collective and single-particle dephasing in our protocol using analytical and numerical tools. While the requirements on dephasing rates to maintain Heisenberg sensitivity are strict, they are achievable in near-term experiments, for instance, for magnetometric rotosensing with high-spin lanthanide atoms such as dysprosium-164.
• Abstract（参考訳）: カオスシステムの外部摂動に対する過度な感度は、それらを検知するアプリケーションに自然な候補を与える。 カオス力学を用いて作成したランダム対称プローブ状態を利用する未知の軸付近の小さな回転を推定するための単発エコーベースのプロトコルを提案する。 従来,この軸非依存な回転検出問題に対する従来のプロトコルとは対照的に,このプロトコルで使用されるランダムプローブ状態は,ランダムな1軸ツイストパルスからなる一定深度カオス回路を用いて作成することができる。 提案プロトコルは, 既知でない任意の回転軸に対して, ハイゼンベルクスケーリングを実現することを解析的に実証する。 また,解析的および数値的ツールを用いたプロトコルにおける集合的および単粒子的デフォーカスの効果についても検討した。 ハイゼンベルク感度を維持するための劣化速度の要求は厳しいが、例えば、ジスプロシウム-164のような高スピンランタニド原子で磁気的ロトセンシングを行う場合、短期的な実験では達成可能である。

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