論文の概要: Entanglement advantage in sensing power-law spatiotemporal noise correlations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.15742v1
• Date: Mon, 16 Mar 2026 18:00:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-18 17:42:06.917773
• Title: Entanglement advantage in sensing power-law spatiotemporal noise correlations
• Title（参考訳）: パワーロー時空間雑音相関検出における絡み合いの利点
• Authors: Yu-Xin Wang, Anthony J. Brady, Federico Belliardo, Alexey V. Gorshkov,
• Abstract要約: 相関信号(ノイズ)の探索における量子センサの基本的限界を計算する パワーローが緩やかに崩壊すると、スケーラブルな絡み合いの利点がもたらされる。 我々のプロトコルは、固体欠陥、超伝導回路、中性原子を含む最先端のセンシングプラットフォームを用いて実装することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.6347018475682087
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Noise sensing underlies many physical applications including tests of non-classicality, thermometry, verification of correlated phases of quantum matter, and characterization of criticality. While previous works have shown that quantum resources such as entanglement and squeezing can enhance the sensitivity in estimating deterministic signals, less is known about the entanglement advantage in sensing correlated stochastic signals (noise). In this work, we compute the fundamental sensitivity limits of quantum sensors in probing spatiotemporally correlated noise. We first prove the fundamental quantum limits in sensing spatially correlated Markovian noise using entangled and unentangled sensors, respectively. Focusing on power-law spatial noise correlations, which naturally arise in condensed matter systems with long-range interactions and/or near criticality, we further derive a scalable entanglement advantage when the power-law decays slowly. Then, considering a target signal with a $1/f^{p}$-type spectrum, we demonstrate that non-Markovianity may entirely modify the nature of entanglement advantage in estimating spatial noise correlations. Our protocols can be implemented using state-of-the-art quantum sensing platforms including solid-state defects, superconducting circuits, and neutral atoms.
• Abstract（参考訳）: ノイズセンシングは、非古典性試験、温度測定、量子物質の相関位相の検証、臨界度の評価を含む多くの物理的応用の基礎となる。 従来の研究では、絡み合いやスクイージングのような量子資源が決定論的信号の推定の感度を高めることが示されているが、相関確率的信号(ノイズ)を感知する際の絡み合いの利点についてはあまり知られていない。 本研究では,時空間相関雑音の探索における量子センサの基本感度限界を計算する。 まず、絡み合ったセンサと非絡み合ったセンサを用いて空間的相関を持つマルコフ雑音を検知する際の基本的な量子限界を証明した。 長距離相互作用や近接臨界を伴う凝縮物質系において自然に発生するパワーロー空間雑音相関に着目して、パワーローが緩やかに減衰すると、拡張性に富むエンタングルメントの利点を導出する。 そして、1/f^{p}$-typeスペクトルのターゲット信号を考えると、非マルコビアン性は空間雑音の相関を推定する際の絡み合いの優位性を完全に修正できることを示した。 我々のプロトコルは、固体欠陥、超伝導回路、中性原子を含む最先端の量子センシングプラットフォームを用いて実装することができる。

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