論文の概要: Feedback-Induced Advantage in Quantum Clockworks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.04556v1
- Date: Wed, 04 Mar 2026 19:39:37 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-06 22:06:10.954585
- Title: Feedback-Induced Advantage in Quantum Clockworks
- Title（参考訳）: 量子時計におけるフィードバックによるアドバンテージ
- Authors: Jakob Miller, Paul Erker,
- Abstract要約: 本稿では,時計の力学に影響を及ぼすために,クイックシーケンスから抽出した古典的な情報を応用したフィードバック制御クロックワークのためのフレームワークを提案する。
従来のクロックワークがフィードバックなしで達成可能な最適な信号-雑音比を超えないことを実証する。
量子クロックワークでは、フィードバックが真のパフォーマンス向上をもたらし、到達可能な最大信号-雑音比を改善する証拠を示す。
- 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: Atomic frequency standards have achieved steadily increasing precision over the past seventy years, enabled in part by feedback mechanisms that stabilise their output. In parallel, the timekeeping capabilities of quantum systems have been explored within the recently developed ticking-clock framework, which models clocks as dynamical systems producing a stochastic sequence of ticks. However, a theoretical description that unifies these perspectives and incorporates feedback into autonomous quantum clocks has been lacking. We introduce a framework for feedback-controlled clockworks in which classical information extracted from the tick sequence is used to influence the subsequent dynamics of the clock. We show that such feedback preserves the core structural features of self-timing and clockwork independence that characterise autonomous ticking clocks. We further identify the signal-to-noise ratio $\mathfrak{S}$ as the fundamental figure of merit for assessing the performance of feedback-controlled clocks. Applying our framework to two representative architectures, we prove that classical clockworks cannot surpass the optimal signal-to-noise ratio achievable without feedback. In contrast, for quantum clockworks we present numerical evidence that feedback can provide a genuine performance enhancement, improving the maximal attainable signal-to-noise ratio. These results establish feedback as a potentially essential ingredient in pushing the fundamental limits of timekeeping in the quantum regime.
- Abstract（参考訳）: 原子周波数標準は過去70年間で着実に精度を高めており、一部は出力を安定させるフィードバック機構によって実現されている。
並行して、量子系の時間維持能力は、最近開発されたTicking-clockフレームワークの中で研究されている。
しかし、これらの視点を統一し、フィードバックを自律的な量子時計に組み込む理論的な記述は欠如している。
本稿では,ヒッチシーケンスから抽出した古典的情報をクロックのその後のダイナミクスに影響を与えるためのフィードバック制御クロックワークのためのフレームワークを提案する。
このようなフィードバックは、自律的なタイピングクロックを特徴付けるセルフタイピングとクロックワーク独立のコア構造的特徴を保っていることを示す。
さらに、フィードバック制御クロックの性能を評価する上でのメリットとして、信号対雑音比$\mathfrak{S}$を挙げる。
2つの代表的なアーキテクチャに我々のフレームワークを適用することで、フィードバックなしで達成できる最適な信号-雑音比を古典的なクロックワークで超えることはできないことを証明した。
対照的に、量子クロックワークでは、フィードバックが真のパフォーマンス向上をもたらし、到達可能な最大信号-雑音比を改善することができるという数値的な証拠を示す。
これらの結果は、量子状態における時間維持の基本的な限界を推し進める上で、潜在的に重要な要素としてフィードバックを確立する。
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