論文の概要: Cell-Dependent Criticality for Quantum Metrology

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.14300v1
• Date: Wed, 15 Apr 2026 18:00:40 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-17 21:29:29.972644
• Title: Cell-Dependent Criticality for Quantum Metrology
• Title（参考訳）: 量子メトロロジーにおける細胞依存的臨界
• Authors: Zhoutao Lei, Jihao Ma, Yun Chen, Tingting Wang, Jiangbin Gong,
• Abstract要約: 本稿では,フォック空間格子におけるボソニックなラグ演算行列要素から生じる固有ホッピング不均一性を活用することを提案する。 重要なシステムパラメータはセル依存となり、トポロジ的位相図の曲線を効果的にトレースする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.638859030750754
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Exploiting enhanced sensitivity of a system in the vicinity of a phase transition boundary, critical quantum metrology to date still suffers from gap-closure related bottleneck effects, namely, critical slowing down of the sensing dynamics and a drastic shrinking of the parameter sensing window. To alleviate the said bottleneck inherent to any homogeneous lattice used for sensing, here we propose to leverage the intrinsic hopping inhomogeneity arising from bosonic ladder-operator matrix elements in Fock-space lattices (FSLs). Specifically, using a two-mode Jaynes--Cummings-type model, we show that the sensing parameter can be imprinted onto a topological zero-energy mode of the FSL. The key system parameters thus become cell dependent, effectively tracing out a curve in a topological phase diagram. Cell-dependent criticality emerges when this curve crosses or approaches a topological phase boundary, without globally tuning the lattice close to criticality. An external control parameter reshapes this curve, continuously tuning the scaling of the quantum Fisher information from the standard to the Heisenberg scaling while maintaining broad sensing coverage and a reduced gap cost. Furthermore, a local photon-number measurement on a single cavity saturates the quantum Fisher information. These results identify FSLs as a scalable and practical route to criticality-based quantum metrology.
• Abstract（参考訳）: 相転移境界付近のシステムの高感度を爆発させると、今日まで臨界量子メトロジーは依然としてギャップ閉鎖に関連したボトルネック効果、すなわち、センシングダイナミクスの臨界減速とパラメータ検出ウィンドウの劇的な縮小に悩まされる。 そこで本研究では,Fock空間格子(FSL)のボソニックなラグ-演算行列要素から生じる固有ホッピング不均一性を活用することを提案する。 具体的には,2モードのJaynes-Cummings型モデルを用いて,FSLのトポロジ的ゼロエネルギーモードにセンサパラメータを印加可能であることを示す。 したがって、鍵系パラメータはセル依存となり、トポロジカル位相図の曲線を効果的にトレースする。 細胞依存臨界性は、この曲線が位相位相境界を越えたり近づいたときに現れる。 外部制御パラメータはこの曲線に反応し、標準からハイゼンベルクスケーリングへの量子フィッシャー情報のスケーリングを継続的に調整し、広い感度範囲とギャップコストを抑えながら維持する。 さらに、単一空洞上の局所光子数測定は、量子フィッシャー情報を飽和させる。 これらの結果は、FSLを臨界に基づく量子メートル法へのスケーラブルで実用的な経路とみなしている。

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